ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL · del diámetro adecuado del cable de acero; mediante el...

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

Facultad de Ingeniería Marítima, Ciencias Biológicas, Oceánicas yRecursos Naturales.

“ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO PARA MEJORAR EL

SISTEMA DE BAJADA DE LA PLATAFORMA DE ASTINAVE

EP CENTRO”

TESIS DE GRADO

Previa a la obtención del Título de:

INGENIERO NAVAL

Presentado por:

Juan Carlos Tinoco Tinoco

Jaen Frank Sanunga Ipiales

Guayaquil – Ecuador

2013

2

AGRADECIMIENTO

Gracias infinitas a la Santísima

Trinidad, a mis padres CARLOS y

ESTRELLITA, a mi mamita LINA y a

mi papito APARICIO por su apoyo,

confianza y oraciones, a mis hermanos

MISAEL y SKARLET por su

compañía y amistad, y de manera muy

especial doy gracias al Ing. Alejandro

Chanabá por el tiempo, guía y apoyo

para la realización de esta tesis.

Juan Carlos Tinoco T.

3

En primer lugar a Dios por haberme

guiado por el camino de la felicidad

hasta ahora; en segundo lugar a cada

uno de los que son parte de mi familia

a mi PADRE, mi MADRE, mi

HERMANA y AMIGOS; por haberme

dado fuerza y apoyo incondicional que

me han ayudado y llevado hasta donde

estoy ahora. Por último a mi

compañero de tesis porque en esta

armonía grupal lo hemos logrado y a

mi director de tesis quién nos ayudó en

todo momento.

Jaen Sanunga I.

4

DEDICATORIA

Dedico este trabajo y meta cumplida a aquellas

personas que estuvieron siempre allí cuando más lo

necesite: mis padres, mi mamita, mi papito, a mis

hermanos y en general a aquellos que con sus

consejos y buenos deseos hicieron realidad cumplir

esta meta que hace 5 años me trace.

Juan Carlos Tinoco T.

Dedico este proyecto de tesis a Dios y a mis padres.

A Dios porque ha estado conmigo a cada paso que

doy, cuidándome y dándome fortaleza para

continuar, a mis padres, quienes a lo largo de mi

vida han velado por mi bienestar y educación

siendo mi apoyo en todo momento. Depositando su

entera confianza en cada reto que se me presentaba

sin dudar ni un solo momento en mi inteligencia y

capacidad. Es por ellos que soy lo que soy ahora.

Los amo con mi vida.

Jaen Sanunga I.

5

TRIBUNAL DE GRADUACIÓN

PRESIDENTE DIRECTOR

VOCAL PRINCIPAL VOCAL PRINCIPAL

6

DECLARACIÓN EXPRESA

La responsabilidad del contenido de esta Tesis de Grado nos corresponde

exclusivamente y el patrimonio intelectual de la misma a la Escuela Superior

Politécnica del Litoral.

_________________________ _________________

Juan Carlos Tinoco T. Jaen Sanunga Ipiales

7

RESUMEN

Siendo ASTINAVE EP el principal astillero que posee nuestro país y con la creciente

demanda en el ámbito de las reparaciones navales, se torna de suma importancia que

las instalaciones de la empresa sean las adecuadas para poder recibir embarcaciones

de un calado mayor al que actualmente posee la planta centro.

La presente tesis desarrolla un análisis técnico – económico de la implementación de

tres diseños propuestos, cuyo objetivo es incrementar la capacidad de varada de la

planta centro de ASTINAVE EP que en la actualidad es de 2,8 metros de calado

sobre carros de transferencia y 3,5 metros sobre la plataforma, lo cual es una limitante

para brindar trabajos de carenamiento a embarcaciones de mayor calado.

Se describe los elementos que conforman el actual diseño de bajada de la plataforma,

con sus respetivos problemas de funcionamiento, luego de tener identificadas todas la

restricciones implícitas se procedió a diseñar tres diferentes propuestas para

incrementar el calado de varada, para cada uno de los diseños se realizó el cálculo

del diámetro adecuado del cable de acero; mediante el programa SAP2000, se

escantillonó las nuevas bitas de amarre y sus elementos, así como también las poleas

que se implementan en las diferentes propuestas, y se describen las obras necesarias

para incrementar el recorrido de la plataforma.

8

Finalmente se determina los costos de inversión que se tendría para la

implementación de cada sistema y la evaluación económica de los mismos, siendo el

más viable el primer diseño acorde al análisis de rentabilidad realizado.

9

ÍNDICE GENERAL

RESUMEN…................................................................................................................ 7

ÍNDICE GENERAL...................................................................................................... 9

ÍNDICE DE FIGURAS............................................................................................... 12

ÍNDICE DE TABLAS ................................................................................................ 15

INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 18

CAPITULO I. DESCRIPCION DE LA PLATAFORMA Y CONSIDERACIONES

TÉCNICAS DE ESTUDIO ................................................................... 20

1.1. Métodos de Varada ............................................................................................ 20

1.2. Método de Varada Empleado por Astinave EP Centro. .................................... 25

1.2.1. Descripción de la Plataforma de Varamiento. ....................................... 26

1.3. Sistemas de Bajada o Botadura de Buques........................................................ 27

1.3.1. Métodos Irreversibles ............................................................................ 28

1.3.2. Métodos Reversibles.............................................................................. 29

1.4. Teoría de Vigas.................................................................................................. 31

1.4.1. Tipos de Cargas y Apoyos ..................................................................... 31

1.4.2. Fuerza Cortante y Momento Flector en una Viga.................................. 33

1.4.3. Diagramas de Fuerza Cortante y Momento Flector. .............................. 37

1.5. Cables de Acero. ................................................................................................ 40

1.5.1. Elementos del Cable de Acero............................................................... 41

1.5.2. Factores de Considerados para la Selección de Cables ......................... 43

10

1.5.3. Factor de Seguridad de un Cable ........................................................... 45

1.6. Poleas................................................................................................................. 46

1.7. Relación Diámetro de la Polea - Diámetro del Cable........................................ 48

CAPITULO II. PROPUESTAS DE DISEÑO PARA MEJORAR EL SISTEMA DE

BAJADA................................................................................................ 50

2.1. Descripción del Diseño Actual .......................................................................... 50

2.2. Diseños Propuestos............................................................................................ 51

2.2.1. Restricciones .......................................................................................... 52

2.2.2. Primer Diseño: Sistema de Poleas y Aumento de la Altura de la Bita de

Amarre ................................................................................................... 53

2.2.3. Segundo diseño: Cambio de Posición de los Molinetes, Polea y Aumento

de Altura de la Bita de Agarre. .............................................................. 79

2.2.4. Tercer Diseño: Aumento de la Altura de la Bita de Amarre................. 86

2.3. Ampliación de los Muros del Canal.................................................................. 92

2.4. Estimación del Incremento de Calado............................................................... 95

2.4.1. Determinación del Radio de Giro de Ingreso al Canal ....................... 100

2.4.2. Porcentaje de Aumento del Calado Respecto al Diseño Actual ......... 101

2.5. Determinación de la Capacidad de Levante de la Plataforma de Varada ....... 102

CAPITULO III. ANÁLISIS ECONÓMICO………………………………………103

3.1. Costos de Implementación de los Sistemas ..................................................... 103

3.2. Evaluación Económica de los Sistemas........................................................... 114

3.2.1.Cálculo del VAN y TIR del Primer Diseño Propuesto........................... 117

11

3.2.2. Cálculo del VAN y TIR del Segundo Diseño Propuesto..................... 123

3.2.3. Cálculo del VAN y TIR del Tercer Diseño Propuesto ........................ 127

3.3. Análisis de Resultados de la Evaluación Económica ...................................... 132

CONCLUSIONES .................................................................................................... 133

RECOMENDACIONES........................................................................................... 135

ANEXO I – DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD MÁXIMA DE IZAJE DE

LA PLTAFORMA ………………………………………………... 137

ANEXO II – TIPOS DE EMBARCACIONES QUE SE PUEDEN VARAR EN LA

PLANTA CENTRO CON LA APLICACIÓN DEL NUEVO SISTEMA

............................................................................................................. 148

ANEXO III – ESTUDIO ECONOMICO SIN PROYECTO.................................... 150

ANEXO IV– CRONOGRAMA VALORADO DE TRABAJO

PARAIMPLEMENTACIÓN DE MUROS DEL CANAL.................. 152

ANEXO V– PLANO BATÍMETRICO PROPORCIONADO POR ASTINAVE

EP…..…............................................................................................... 153

ANEXO VI– PLANO DE LA PLATAFORMA DE VARAMIENTO

PROPORCIONADO POR ASTINAVE EP ........................................ 154

ANEXO VII – TABLA DE RESULTADOS OBTENIDOS EN EL PROGRAMA

SAP2000 .............................................................................................. 158

ANEXO VIII – DISEÑO DE LA POLEA EN SAP 200......................................... 158

BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 166

12

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. 1. Dique Seco de El Ferrol......................................................................... 21

Figura 1. 2. Dique Flotante Río Orellana .................................................................. 22

Figura 1. 3. Sincroelevador del Astillero ASTIMAR ................................................. 23

Figura 1. 4. Varada de Carrera Longitudinal .............................................................. 24

Figura 1. 5. Varada de Carrera Transversal ................................................................ 24

Figura 1. 6. Varadero Natural de Playa....................................................................... 25

Figura 1. 7. Botadura de Carrera Longitudinal ........................................................... 28

Figura 1. 8. Botadura de Carrera Transversal ............................................................. 29

Figura 1. 9. Plataformas de Transferencia .................................................................. 30

Figura 1.10. Varamiento con Grúas de Pórtico........................................................... 31

Figura 1.11. Tipos de Cargas en las Vigas.................................................................. 32

Figura 1. 12. Tipos de Apoyos Existentes en Vigas ................................................... 33

Figura 1. 13. Fuerzas Cortantes y Momento Flector en una Viga .............................. 35

Figura 1. 14. Configuración de Signos de Fuerzas Internas ....................................... 37

Figura 1.15. Diagrama de Fuerza Cortante y Momento Flector de una Viga

Simplemente Apoyada ................................................................................................ 39

Figura 1. 16. Componentes del Cable de Acero.......................................................... 41

Figura 2. 1. Elementos del Sistema de Bajada de ASTINAVE EP CENTRO............ 51

Figura 2. 2. Vista en 3D del Conjunto de Poleas ........................................................ 54

Figura 2. 3. Posición Inicial de la Parrilla al Empezar la Maniobra de Bajada .......... 56

Figura 2. 4. Posición de la Parrilla en la Mitad de la Maniobra de Bajada................. 57

13

Figura 2. 5. Posición de la Parrilla en la Parte más Baja ............................................ 58

Figura 2. 6. Cable de Acero Tipo 6x19 filler. ............................................................. 60

Figura 2. 7. Esquema de la Polea a Diseñarse............................................................. 61

Figura 2. 8. Diferencial de Arco Bajo la acción de la Tensión T0.............................. 64

Figura 2. 9. Modelo de la Polea en el Programa SAP2000......................................... 67

Figura 2. 10. Fuerza Normal Actuante en la Pista de Rodadura ................................. 67

Figura 2. 11. Diagramas de Fuerza Cortante y Momento Flector en el Eje de la Polea

de 60 cm de Diámetro ................................................................................................. 68

Figura 2. 12. Especificación de las Medidas de la Llanta que Soporta el Cable ........ 71

Figura 2. 13. Diagramas de Fuerza Cortante y Momento Flector para la Polea de 60

cm de Diámetro ........................................................................................................... 73

Figura 2. 14. Ubicación de las Bitas de Amarre en la Plataforma .............................. 75

Figura 2. 15. Diseño de la Bita de Amarre y Soportes................................................ 76

Figura 2. 16: Diagrama de Fuerza Cortante y Momento Flector de la Bita de Amarre

..................................................................................................................................... 78

Figura 2. 17. Segundo Diseño Propuesto .................................................................... 80

Figura 2. 18. Posición de la Parrilla en la Parte más Baja .......................................... 82

Figura 2. 19. Posición de la Parrilla en la Parte Media del Canal............................... 82

Figura 2. 20. Posición de la Parrilla en la Parte Baja del Canal.................................. 83

Figura 2. 21. Tercer Diseño Propuesto........................................................................ 88

Figura 2. 22. Posición más alta de la Parrilla .............................................................. 89

Figura 2. 23. Posición de la Parrilla en la Mitad de la Rampa.................................... 90

14

Figura 2. 24. Posición de la Parrilla en la Parte más Baja .......................................... 91

Figura 2. 25 Plano de la Ampliación de los Muros Norte y Surdel Canal de Entrada al

Varadero de ASTINAVE EP. ..................................................................................... 94

Figura 2. 26. Estado Actual de la Plataforma. ............................................................ 95

Figura 2. 27. Ubicación de la Plataforma a los 64,6 metros. ...................................... 99

15

ÍNDICEDE TABLAS

Tabla 1.1. Dimensiones Principales de la Plataforma de Varamiento ........................ 27

Tabla 1.2. Factor de seguridad de cables de acero...................................................... 46

Tabla 1.3. . Relaciones Diámetro Polea-Diámetro del Cable recomendadas.............. 49

Tabla 2.1: Condiciones de Carga a la que está Sometido el Sistema.......................... 55

Tabla 2.2: Condición de Trabajo en Diferentes Posiciones del Canal ........................ 58

Tabla 2.3: Determinación del Diámetro del Cable...................................................... 59

Tabla 2.4: Determinación del Diámetro de la Polea ................................................... 62

Tabla 2.5: Propiedades Mecánicas del Hierro Gris ASTM 40.................................... 63

Tabla 2.6: Determinación de la Carga Distribuida Fp sobre la Polea........................ 66

Tabla 2.7: Dimensiones de la Llanta que Soporta el Cable ........................................ 72

Tabla 2.8: Resumen del Escantillonado de los Elementos de la Polea ....................... 74

Tabla 2.9: Escantillonado de la Bita de Amarre y Soporte ......................................... 79

Tabla 2.10: Condición de Trabajo en Diferentes Posiciones del Canal ...................... 83

Tabla 2.11: Determinación de la Carga Distribuida en la Polea ................................. 85

Tabla 2.12: Dimensiones Principales de la Polea ....................................................... 86

Tabla 2.13: Fuerzas Generadas en las Distintas Posiciones de la Plataforma ............ 91

Tabla 2.14. Diámetro de giro determinado ............................................................... 101

Tabla 2.15. Resumen de los Porcentajes del Aumento de Calado Respecto al Sistema

Actual ........................................................................................................................ 102

Tabla 3.1: Costos Directos para la Implementación de las Poleas............................ 104

Tabla 3.2. Costos Directos para la Instalación de las Bitas de Amarre .................... 105

16

Tabla 3.3. Costo Total de la Implementación del Sistema........................................ 106

Tabla 3.4. Presupuesto Referencial para la Construcción del Muro Sur .................. 107

Tabla 3.5. Presupuesto Referencial para la Construcción del Muro Norte ............... 108

Tabla 3.6: Resumen del Total de Costos del Primer Diseño Propuesto.................... 109

Tabla 3.7: Costos Directos para la Implementación de las Poleas............................ 109

Tabla 3.8: Costos Directos para la Implementación de las Bitas de Amarre ............ 110

Tabla 3.9: Total de Costos de Poleas y Bitas de Amarre .......................................... 111

Tabla 3.10: Costos de la Obra de Reubicación de las Casetas.................................. 111

Tabla 3.11: Resumen del Total de Costos del Segundo Diseño Propuesto .............. 112

Tabla 3.12: Total de Costos de la Implementación de las Bitas de Amarre ............. 113

Tabla 3.13: Resumen del Total de Costos del Tercer Diseño Propuesto .................. 114

Tabla 3.15: Expectativas de Ingresos de Buques Anualmente ................................. 117

Tabla 3.15: Ingreso Anual por Trabajos de Carenamiento ....................................... 118

Tabla 3.16: Egresos Anuales..................................................................................... 119

Tabla 3.17: Amortización de la Deuda ..................................................................... 120

Tabla 3.18: Razón de Beneficio-Costo ..................................................................... 121

Tabla 3.19. Cálculo del VAN y el TIR ..................................................................... 122

Tabla 3.20: Amortización de la Deuda y Valor Residual ......................................... 124


Tabla 3.22: Cálculo del VAN y TIR del Segundo Diseño Propuesto....................... 126

Tabla 3.23: Ingreso Anual por Trabajos de Carenamiento ....................................... 127

Tabla 3.24: Egresos Anuales..................................................................................... 128

17

Tabla 3.25: Amortización de la Deuda y Determinación del Valor Residual........... 129


Tabla 3.27: Cálculo del VAN y TIR del Tercer Diseño Propuesto .......................... 131

18

INTRODUCCIÓN

La industria naval es una actividad de gran tradición en el perfil costero de nuestro

país, la cual ha existido desde tiempos coloniales. Al paso de los años, los avances

tecnológicos y el crecimiento económico han hecho que el mercado naviero vaya

creciendo, es decir, se construyan embarcaciones de mayores dimensiones, por lo

tanto de mayor desplazamiento en comparación con años anteriores, las cuales deben

entrar a mantenimiento periódicamente y con esto buscan un astillero que cumpla con

los requerimientos que requieran, los cuales en la actualidad no pueden ser

satisfechos por la planta centro de ASTINAVE EP debido a sus limitaciones de

infraestructura ya que solo se permite varar embarcaciones de 2,8 metros de calado

sobre carros de transferencia y 3,5 metros sobre la plataforma.

La limitación en calado es un problema para la empresa ya que limita su mercado de

trabajo, lo que obliga a los armadores a buscar alternativas en la competencia

nacional o extranjera en donde puedan realizarse todos los trabajos que solicitan,

disminuyendo el impulso a la industria naval en el país.

La planta centro de ASTINAVE EP, cuenta con un varadero que posee un patio de

transferencia con capacidad para acoger hasta 8 embarcaciones simultáneamente y la

plataforma de varamiento, con una capacidad de levante de embarcaciones de 11 [m]

de manga y 70 [m] de eslora.

19

Desde los inicios de esta empresa se ha utilizado sistema de molinetes (norte y sur) el

cual permite realizar la maniobra de bajada de la plataforma de varamiento enrollando

un cable de acero anclado en la proa de la plataforma mediante una bita, este diseño

tiene un problema de excesivo rozamiento entre el cable de acero y el concreto del

varadero lo que conlleva a incrementos en costes operativos, disminución de la vida

útil del cable y limita el recorrido de la plataforma llegando a un punto en el cual las

fuerzas que se generan producen un levantamiento de la plataforma.

En este estudio se presentan tres diseños preliminares cuyo objetivo es solucionar los

problemas del diseño actual y dar alternativas posibles para desarrollar un proyecto

de ampliación de la capacidad de varamiento y por lo tanto el aumento de las

utilidades de la empresa, para lo cual se realizó la evaluación económica de la

inversión inicial de cada diseño propuesto y el análisis de rentabilidad de cada uno de

ellos.

20

CAPITULO I. DESCRIPCION DE LA PLATAFORMA Y

CONSIDERACIONES TÉCNICAS DE ESTUDIO

1.1. Métodos de Varada

El término varada hace referencia a la acción de varar una embarcación,

denominándose también varadura, encallada o encalladura, zaborda o zabordo.

Existe un concepto muy general, e incluso, habitual de la varada que comprende el

hecho de colocar un buque en seco, ya sea en un varadero o en la orilla del mar.

Las operaciones de varada se realizan normalmente cuando hay que realizar

trabajos en la embarcación, ya sean de mantenimiento o de reparación, como

revisión de casco, sistema propulsor, etc.

Entre los principales métodos podemos distinguir:

a) Dique Seco.- Son recipientes estancos en forma de U que pueden vaciarse y se

dedican preferentemente al mantenimiento de barcos. Pueden tener 1 ó 2

puertas. El barco se apoya en una o varias filas de apoyos que permiten la

circulación de un hombre bajo la quilla (1,5 metros). Tiene un sistema de

bombeo para conseguir el drenaje. Por lo general los diques secos se

construyen de hormigón en masa o armado. Necesitan de suficiente espacio

21

para bombas, almacenes de equipos de reparación, carreteras, vías, etc.Las

dimensiones oscilan alrededor de relaciones longitud/anchura de 8/1 y

longitud/profundidad de 25/1.

Figura 1. 1. Dique Seco de El Ferrol

Fuente: www.trasmeships.es

b) Dique Flotante.- Son estructuras flotantes con una o dos compuertas que

permiten la entrada de una embarcación, cerrar las compuertas y bombear el

agua, dejando el buque en seco.

Está provisto de tanques que pueden ser llenados o achicados de agua, para

poder lograr que la instalación se sumerja o emerja, con o sin naves o

artefactos navales en su cubierta principal.

22

Figura 1. 2. Dique Flotante Río Orellana

Fuente: www.astinave.com.ec

c) Sistema de Transferencia tipo “Sincro-Lift”.- El método sincroelevador

(Sincrolift) es un sistema para elevar embarcaciones para tareas de

mantenimiento o reparación.La nave se ubica en una plataforma que emerge

del agua por medio de un mecanismo mecánico que ubica la plataforma a

nivel del piso en donde se realizan los trabajos que esta requiere.

23

Figura 1. 3. Sincroelevador del Astillero ASTIMAR

Fuente: www.saorbats.com.ar

d) Carros sobre una Carrera Transversal y Longitudinal.-Consiste en un

plano inclinado con vías en el cual un cabrestante tira del barco sobre un carro

que discurre por las vías y luego de esto la nave es desplazada hasta el sitio de

trabajo son generalmente utilizados para embarcaciones menores.

En la carrera longitudinal el buque es subido desde su proa en un plano

inclinado que tiene una pendiente que va de 3 a 7 grados.

En la carrera transversal el buque es sacado desde su banda en un plano

inclinado de 20 a 30 grados.

24

Figura 1. 4.Varada de Carrera Longitudinal

Fuente: www.vidamaritima.com

Figura 1. 5.Varada de Carrera Transversal

Fuente: www.vidamaritima.com

e) Varaderos Naturales.- El tradicional varadero en muchas comunidades

playeras es todavía la playa natural donde se sacan las embarcaciones a tierra

25

para su raspado, limpieza y reparación. Sin embargo, dentro de un puerto y en

ausencia de una fuerte marea, una playa no siempre resulta práctica, por lo que

se requiere la construcción de una pendiente o varadero artificial.

Figura 1. 6.Varadero Natural de Playa

Fuente: www.mundomaritimo.com

1.2. Método de Varada Empleado por Astinave EP Centro.

ASTINAVE EP Centro utiliza el método de varada de carrera longitudinal para

varar las embarcaciones que llegan a sus instalaciones.Este método

primordialmente consiste de una rampa longitudinal en la que se desliza una

plataforma de varada encargado de sacar el buque del agua y dejarlo en el sitio de

trabajo (puesto en seco).

26

La potencia suministrada a la plataforma se hace con ayuda de un winche

accionado por un motor y un conjunto de poleas las que sirven para transmitir la

fuerza de esta.

El equipo para varar los buques consiste en un motor ATLAS con una potencia de

200 BHP, velocidad de rotación de 300 rpm, diámetro 11 ½”, carrera 15”y orden

de encendido 1243. El winche es marca BUCKAN WOLF con una capacidad de

300/153 upm.

El tambor para recoger el cable, tiene 1.6 metros de longitud, y un diámetro de

2.04. Se dispone de una polea de 02 roldanas a la salida del cable desde el tambor,

el diámetro de cada roldanas es de 0.67 m, y una polea de 03 roldanas conectada a

la plataforma; el diámetro de cada roldada es 0.67.m.

La pendiente de la parrilla tiene una inclinación de 5 grados.

1.2.1. Descripción de la Plataforma de Varamiento.

ASTINAVE EP consta con una plataforma de varamiento cuyo objetivo es

elevar los buques y ubicarlos en el patio de transferencia, esta plataforma

tiene capacidad máxima de soporte de 800 toneladas. A continuación se

muestran las características generales (VEA ANEXO VI):

27

Tabla 1.2.1. Dimensiones Principales de la Plataforma de Varamiento

DIMENSIONES PRINCIPALES

ITEM VALOR UNIDAD

LONGITUD (L) 43,75 M

ANCHO (A) 11,735 M

ALTURA (H) 3,73 M

Fuente: Elaboración Propia

La plataforma de varada tiene una contra pendiente de 5 grados, consta de

14 módulos o bloques distribuidos de manera longitudinal y cada uno tiene

3 vigas, cuya su función es de guía al momento de subir la plataforma, cada

bloque tiene 6 ruedas, por lo tanto en total el equipo consta con 84 ruedas

separadas una distancia transversal de 2990,85 mm. La distancia a recorrer

de la plataforma es de 98195,89 mm

En la parte superior de cada bloque consta con un riel en forma de “i” el

cual permiten movilizar la embarcación hacia el patio de transferencia.

1.3. Sistemas de Bajada o Botadura de Buques

La bajada o botadura, se conoce como la acción y efecto de botar un barco una vez

que se ha concluido su construcción o reparaciones que sobre este se hayan

realizado en su estadía en dique o grada. La botadura es considerada como un

momento crítico para cualquier tipo de barco, es por tal motivo que se tiene algunas

28

modalidades para efectuar dicha acción. Entre los métodos que se tienen para botar

un buque se presentan los siguientes:

1.3.1. Métodos Irreversibles

Se conoce como “irreversibles” debido a que se los realiza una sola vez y

una vez que se empieza a ejecutar es poco y nada probable que se pueda

parar el proceso. Dentro de este grupo se tiene dos que se presentan a

continuación:

Botadura Longitudinal

Como el nombre mismo lo indica este método se produce cuando el buque

es lanzado en sentido longitudinal (popa a proa), mediante carriles que

dirigen a la nave hacia el agua.

Figura 1. 7.Botadura de Carrera Longitudinal

Fuente: http://www.jaume.windsurfing.pro/2010/10/08/botadura-de-

grandes-barcos/

29

Botadura Transversal

Este método emplea una rampa sobre la cual el buque es lanzado al agua de

manera transversal, tocando primeramente uno de los costados del buque ya

sea por babor o estribor.

Figura 1. 8. Botadura de Carrera Transversal

Fuente: Phd. Caprace, J., “Notas de Clase del Curso Producción de

Buques”, LaunchingSystems. FIMCBOR, ESPOL, 2012.

1.3.2. Métodos Reversibles

Dentro de estos métodos reversibles tenemos los siguientes sistemas

empleados para la maniobra de desvarada:

Plataforma o Grada

Este sistema se contempla tanto para la maniobra de varada o desvarada, el

cual por medio de una plataforma y un sistema formado por winches, cables

30

y poleas la embarcación entra a una rampa donde se la transporta hasta el

patio de trasferencia en el caso de varada y hacia el agua en el caso de la

desvarada (ver figura 1.9).

Figura 1. 9. Plataformas de Transferencia


Buques”, LaunchingSystems. FIMCBOR, ESPOL, 2012.

Grúas de Pórtico.

Al igual que el anterior este método es empleado tanto para la maniobra de

subida o de bajada de las embarcaciones, debido a las limitaciones en

cuanto a la capacidad de carga hace que por lo general, las embarcaciones

que emplean este método sean relativamente pequeñas.

31

Figura 1.10.Varamiento con Grúas de Pórtico


Buques”, LaunchingSystems. FIMCBOR, ESPOL, 2012

1.4. Teoría de Vigas

La viga es el elemento estructural utilizado para soportar cargas mediante la

resistencia a las fuerzas internas de flexión y corte. En tal sentido el pre

dimensionamiento de las vigas consiste en determinar la dimensiones necesarias

para que el elemento sea capaz de resistir la flexión y el corte, así como también

debe tener medidas tales que la flecha no sea excesiva.

1.4.1. Tipos de Cargas y Apoyos

Una viga puede estar sujeta a cargas concentradas P1, P2,…, expresadas en

las correspondientes unidades de fuerza (figura 1.11.a), a una carga

uniformemente distribuida w, expresada en unidad de fuerza sobre longitud

32

(figura 1.11.b) o a una combinación de ambas cargas. Cuando la carga w

por unidad de longitud tiene un valor constante sobre una parte de la viga

(como entre A y B en la figura 1.11.b), se dice que la carga está

uniformemente distribuida a lo largo de esa parte de la viga.

Figura 1.11. Tipos de Cargas en las Vigas.

Fuente: Beer. P, Johnston. E, Eisenberg. E., “Mecánica Vectorial Para

Ingenieros, 8va Edición”. McGraw-Hill, México, 2008.

Las vigas se clasifican de acuerdo con la forma en que están apoyadas. En

la figura 1.12 se muestran varios tipos de vigas que se usan con frecuencia,

la distancia L existente entre los apoyos recibe el nombre de claro. Se debe

señalar que las reacciones se determinarán siempre y cuando los apoyos

involucren únicamente tres incógnitas; de estar involucradas más

incógnitas, las reacciones serán estáticamente indeterminadas y los métodos

33

de la estática no serán suficientes para determinarlas; bajo estas

circunstancias, se deben tomar en consideración las propiedades de la viga

relacionadas con su resistencia a la flexión.

Figura 1. 12.Tipos de Apoyos Existentes en Vigas



1.4.2. Fuerza Cortante y Momento Flector en una Viga.

Considere una viga AB que está sujeta varias cargas concentradas y

distribuidas (figura 1.13.a). Se busca determinar la fuerza cortante y el

momento flector en cualquier punto de la viga. Aunque en el ejemplo la

viga esta simplemente apoyada, el método se puede aplicar a cualquier tipo

de viga estáticamente determinada.

34

Primero se determinan las reacciones en A y en B seleccionando toda la

viga como un cuerpo libre (figura 1.13.b).Si se escribe 1

∑MA=0; ∑MB=0Ec. 1.1

Se obtienen, respectivamente, RB y RA.

Para determinar las fuerzas internas en C, se corta la viga en C y se dibujan

los diagramas de cuerpo libre correspondientes a las partes AC y CB de la

viga (figura 1.13.c). Con el diagrama de cuerpo libre para la parte AC, se

puede determinar la fuerza cortante V en C igualando a cero la suma de las

componentes verticales de todas las fuerzas que actúan sobre AC.

En forma similar se puede encontrar el momento flector M en C igualando a

cero la suma de los momentos con respecto a C de todas las fuerzas y todos

los pares que actúan sobre AC. Sin embargo, otra alternativa seria utilizar el

diagrama de cuerpo libre para la parte CB y determinar la fuerza cortante V

y el momento flector M igualando a cero la suma de las componentes

verticales y la suma de los momentos con respecto a C de todas las fuerzas

y todos los pares que actúan sobre CB.

1 [2] BEER P., JOHNSTON E., EISENBERG E., “Mecánica Vectorial Para Ingenieros,

8va Edición”. McGraw-Hill, México, 2008.

35

Figura 1. 13.Fuerzas Cortantes y Momento Flector en una Viga



A pesar de que la sección del cuerpo libre que se usara puede facilitar el

cálculo de los valores numéricos de la fuerza cortante y el momento flector,

hace que sea necesario indicar sobre que parte de la viga están actuando las

fuerzas internas consideradas. Por tanto, si se van a calcular y a registrar

con eficiencia los valores de la fuerza cortante y del momento flector en

todos los puntos de la viga, se debe encontrar una forma que permita evitar

la especificación cada vez de la proporción de la viga que se utilizó como el

cuerpo libre. Para lograr esto se adoptaran las siguientes convenciones:

36

Al determinar la fuerza cortante en una viga, siempre se supondrá que las

fuerzas internas V y VI están dirigidas como se muestra en la figura 1.13.c.

Cuando se obtiene un valor positivo para su magnitud común V, esto indica

que la suposición hecha fue correcta y que en realidad las fuerzas cortantes

están dirigidas de la forma que muestra la figura.

Cuando se obtiene un valor negativo para V, esto indica que la suposición

hecha fue incorrecta y que las fuerzas cortantes están dirigidas en el sentido

opuesto. Por lo tanto, para definir completamente las fuerzas cortantes en

un punto dado de la viga solo se necesita registrar la magnitud M en un

signo positivo o negativo. Por lo general se hace referencia al escalar V

como la fuerza cortante en un punto dado de la viga.

Estas convenciones son más fáciles de recordar si se observa que:

1.-) Se dice que la fuerza cortante V y que el momento flector M en un

punto dado de una viga son positivos cuando la fuerza y los pares internos

que actúan sobre cada están dirigido como se muestra en la figura 1.14.b.

2.-) La fuerza cortante en C es positiva cuando las fuerzas externas

(las cargas y las reacciones) que actúan sobre la viga tienden a cortar a la

viga en C como se indica en la figura 1.14.c.

37

Figura 1. 14. Configuración de Signos de Fuerzas Internas



1.4.3. Diagramas de Fuerza Cortante y Momento Flector.

Una vez que se ha definido claramente lo que es la fuerza cortante y

momento flector en vigas, se pueden registrar sus valores en cualquier

punto de la misma graficando dichos valores contra la distancia x medida

desde un extremo de la de la viga. Las gráficas que se obtienen de esta

38

manera reciben el nombre de diagrama de fuerza cortante y de momento

flector, respectivamente. Para ilustrar de mejor manera la temática de lo

antes mencionado, supondremos que se tiene una viga AB con una longitud

o claro L y que está sometida a una carga P que actúa en su punto medio D

(figura 1.15.a). Primero se determinan las reacciones en los apoyos a partir

del DCL para la viga completa (figura 1.15.b); de esta forma, se encuentra

que la magnitud de cada reacción es igual a P/2.Después se corta la viga en

un punto C localizado entre A y D y se dibujan los DCL para las partes AC

y CB (figura 1.15.c). Si la fuerza cortante y el momento flector son

positivos, se dirigen las fuerzas internas V y V’ y los pares internos M y M’

como se indica en la figura 1.14.a. Si se considera el cuerpo libre AC y se

escribe que la suma de las componentes verticales y la suma de los

momentos con respecto a C de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo

libre son iguales a cero, se encuentra que:

V = + P2 y M = + Px2 . 1.2Por lo tanto, la fuerza cortante y el momento flector son positivos; lo

anterior se puede corroborar observando que la reacción en A tiende a

cortar y a flexionar la viga en C de la forma mostrada en la figura 14.b y c.

Se puede graficar V y M entre A y D (figura 1.15e y 1.15f); la fuerza

39

cortante tiene un valor constante V = P/2, mientras que el momento flector

aumenta linealmente desde M = 0 en x = 0 hasta M = PL/4 en x = L/2.

Figura 1.15. Diagrama de Fuerza Cortante y Momento Flector de unaViga Simplemente Apoyada

Fuente: Beer. P, Johnston. E, Eisenberg. E., “Mecánica Vectorial ParaIngenieros, 8va Edición”. McGraw-Hill, México, 2008.

40

1.5. Cables de Acero.

Un cable de acero es la unión de finos alambres de acero, que están retorcidos

helicoidalmente, la cual puede ser sometida a esfuerzos de tracción, y tienen

apropiadas cualidades de flexibilidad, se lo considera como una maquina simple,

en el cual sus elementos transmiten las fuerzas actuantes sobre este, movimientos

y energía entre dos puntos, de una manera predeterminada para lograr un fin

deseado.

El conocimiento de las características y uso de un cable de acero, es esencial

debido a la gran cantidad de tipos de cables de acero disponibles, en donde para su

elección se debe tener en las condiciones de trabajo, factores de carga y resistencias

del cable, porque se debe que tener presente que: "donde hay un cable de acero

trabajando, hay vidas humanas en juego”. Existen diversas ecuaciones para cada

condición de trabajo de un cable de acero, por ejemplo para determinar el diámetro

se utiliza la siguiente ecuación:

= ∗ . 1.3Donde:

: es el esfuerzo permisible del acero 2400 Kgf/cm2

: es la carga que soportará el cable.

: el área del cable.

41

: el factor de seguridad del cable2

Para este efecto comenzaremos a describir un cable de acero, indicando el nombre

de cada elemento que lo compone.

1.5.1. Elementos del Cable de Acero.

En la figura 1.16 se muestran los principales elementos de los cables de

acero:

Figura 1. 16. Componentes del Cable de Acero

Fuente: www.ecaeslingas.com

Alambre

Es el elemento básico de un cable de acero, el cual es fabricado en diversas

calidades, según el uso al que se destine el cable final y se lo clasifica en:

2[10] http://trefilcable.com/?gclid=CneHtr3V4JECFRGogodp1y_gA

42

Tipos

Clases

Grados

Toron

Los torones están formados por un cierto número de alambres de acuerdo a

su construcción, que son enrollados helicoidalmente alrededor de un centro,

en una o varias capas, todos los alambres son torcidos en el mismo sentido,

conjuntamente de una forma paralela.

Las construcciones de los torones se los pueden clasificar en tres series:

Serie 7: Tiene desde 3 a 14 alambres.



Alma

Es el eje central del cable donde se enrollan los torones, es la base del cable

y sirve para conservar la redondez, mantener la separación entre los torones

y soportar la presión que ellos ejercen.

Los diferentes tipos de alma que se usan en los cables de acero son:

43

Alma de acero.

Alma de fibras naturales.

Alma de polipropileno.

Cable

Es el producto final que está formado por varios torones, que son enrollados

helicoidalmente alrededor del alma.Se los identifica por el número de torones y el

número de alambres de cada torón.

1.5.2. Factores de Considerados para la Selección de Cables

Una de las grandes incógnitas es ¿Qué cable elegir para la aplicación que

requiero? Todos los cables incluyen características de diseño que se deben

sacrificar unas por otras, la clave del problema de la selección del cable

correcto para cada trabajo está en equilibrar correctamente los siguientes

factores principales:

Carga de Rotura o Resistencia.

Resistencia a las Flexiones, Vibraciones y Fatiga.

Resistencia a la Abrasión.

Resistencia al Aplastamiento.

Exposición a la Corrosión.

44

Por lo expuesto anteriormente se necesita elegir el cable como se haría con

cualquier otra máquina “muy cuidadosamente”.

Resistencia

La resistencia se mide normalmente en toneladas y es la resistencia mínima

a la ruptura es decir se n determinar la máxima carga que el cable deberá

soportar, teniendo en cuenta no sólo la carga estática, sino también las

cargas causadas por arranques y paradas repentinas, cargas de impacto, altas

velocidades, fricción en poleas, etc.

Fatiga

Todos los cables están sujetos a fatiga del metal por los esfuerzos de

flexión, cuando un alambre se dobla varias veces, eventualmente se

romperá; esto fenómeno es llamado Fatiga de Flexión, este caso se da

cuando el cable se enrolla alrededor de poleas, tambores o rodillos en donde

a menor radio de curvatura mayor es la acción de la fatiga. La resistencia

disminuye a medida que el cable se usa.

Abrasión

Este es el enemigo más común y más destructivo del cable de acero,

consiste con el desgaste del metal, por lo tanto la resistencia a la abrasión es

45

la capacidad de un cable a soportar el desgaste y pérdida del metal en su

exterior.

Al menor número de alambres y mayor diámetro es mayor la resistencia al

desgaste abrasivo.

Exposición a la Corrosión

Todos los cables están expuestos a la corrosión, este fenómeno disminuye la

sección transversal metálica del cable y esto reduce la resistencia, la

capacidad contra la abrasión, elasticidad y flexibilidad de los cables.

Para combatir el problema de la corrosión se utilizan cables galvanizados, la

desventaja es la reducción de las propiedades mecánicas del material tanto

en su resistencia y su flexibilidad.

1.5.3. Factor de Seguridad de un Cable

El coeficiente de seguridad o factor de seguridad es el cociente entre el

valor de la carga de ruptura mínima y la carga de trabajo a la que está

sometida.

La ecuación para el factor de seguridad es:

. . = . 1.4

46

No se puede establecer un factor de seguridad para todas las condiciones de

trabajo ya que están dependen del ambiente y las condiciones de trabajo, en

la siguiente tabla se muestra una guía general para la selección del

correspondiente factor.

Tabla 1.2. Factor de seguridad de cables de acero

Aplicación Factor

Tirantes de cable o torones (trabajo estático) 3 a 4Cables principales para puentes colgantes 3 a 3.5Cables de suspensión (péndulo para puentescolgantes)

3.5 a 4

Cables de tracción para teleféricos y andariveles 5 a 6Cada cable de operación de una grúa almeja 4 a 5Palas mecánicas − excavadoras 5Cable de arrastre en minas 4 a 5Cables de izaje en minas (vertical e inclinado) 7 a8Grúas y polipastos industriales 6 (mínimo)

Ascensores − elevadores − para personal 8 a 17

Ascensores − elevadores − para material y equipos 7 a 10

Grúas con crisoles calientes de fundición 8 (mínimo)Fuente:www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/.../ntp_155.pdf

1.6. Poleas

Una polea, es una máquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Se trata de

una rueda, generalmente maciza y acanalada en su borde, que con el curso de una

cuerda o cable que se hace pasar por el canal ("garganta"), se usa como elemento

47

de transmisión para cambiar la dirección del movimiento en máquinas y

mecanismos. Además, formando conjuntos aparejos o polipastos sirve para reducir

la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso.

Los elementos constitutivos de una polea son la rueda o polea propiamente dicha,

en cuya circunferencia (llanta) suele haber una acanaladura denominada "garganta"

o "cajera" cuya forma se ajusta a la de la cuerda a fin de guiarla; las "armas",

armadura en forma de U invertida o rectangular que la rodea completamente y en

cuyo extremo superior monta un gancho por el que se suspende el conjunto, y el

"eje", que puede ser fijo si está unido a las armas estando la polea atravesada por él

("poleas de ojo"), o móvil si es solidario a la polea ("poleas de eje").

Según su desplazamiento las poleas se clasifican en fijas, móviles y combinadas o

compuestas.

Poleas Fijas

La manera más sencilla de utilizar una polea es colgar un peso en un extremo de la

cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso.

Una polea simple fija no produce una ventaja mecánica: la fuerza que

debe aplicarse es la misma que se habría requerido para levantar el objeto sin la

48

polea. La polea, sin embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección más

conveniente.

Poleas Móviles

Una forma alternativa de utilizar la polea es fijarla a la carga un extremo de la

cuerda al soporte, y tirar del otro extremo para levantar a la polea y la carga. La

polea simple móvil produce una ventaja mecánica: la fuerza necesaria para levantar

la carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para levantar

la carga sin la polea. Por el contrario, la longitud de la cuerda de la que debe tirarse

es el doble de la distancia que se desea hacer subir a la carga.

Poleas Compuestas

El sistema de poleas compuestas se utiliza con el propósito de alcanzar una amplia

ventaja de carácter mecánico, levantando objetos de gran peso con un esfuerzo

mínimo. Para su ejecución se emplean poleas fijas y móviles. Con la primera se

cambia la dirección de la fuerza a realizar. El sistema de poleas móviles más

común es el polipasto.

1.7. Relación Diámetro de la Polea - Diámetro del Cable

Uno de los factores importantes que influye en la vida útil de un cable de acero es

la relación entre el diámetro de la polea y el diámetro del cable y esto a su vez tiene

49

relación con el tipo de construcción y cantidad de alambres en el cable. Para un

cable determinado, su vida útil aumentará proporcionalmente al aumento en el

diámetro de la polea sobre el cual el cable se mueve o trabaja. Igualmente si el

diámetro de la polea es inferior a lo aceptable, entonces su rendimiento o vida útil

podría ser notoriamente inferior a lo esperado.

A continuación en la tabla 1.3 se presenta algunos valores recomendados y

aceptables para el diámetro de las poleas en las cuales gira el cable, para las

construcciones de cables de acero más conocidas utilizadas. 3

Tabla 1.3. Relaciones Diámetro Polea-Diámetro del Cable recomendadas

Fuente: http://www.incamet.com.ar/manual/menú.htm

3 [11] http://www.incamet.com.ar/manual/menú.htm

50

CAPITULO II. PROPUESTAS DE DISEÑO PARA

MEJORAR EL SISTEMA DE BAJADA

2.1. Descripción del Diseño Actual

Desde sus inicios la planta centro de ASTINAVE EP ha venido realizando la

maniobra de bajada de la plataforma con un sistema, en el que permite que solo se

puedan varar embarcaciones con un calado máximo de 2,8 metros, de esta manera

no aprovecha al máximo la capacidad de este sistema, el mismo que está

conformado de un molinete o winche con un torque de 15000 lb a 50 FPM marca

SILENT HOIST WINCH & CRANE CO. BROOKLYN N.Y. U.S.A., una bita de

acero de 38 cm de altura y diámetro 5 pulgadas cedula 80, ubicada en la parte

delantera de la plataforma, que se conecta con el winche mediante un cable de

acero de 1 1/8” tipo 6x19S + IWRC (ver figura 2.1).

51

Figura 2. 1. Elementos del Sistema de Bajada de ASTINAVE EP CENTRO

Fuente: Instalaciones de ASTINAVE EP

2.2. Diseños Propuestos

Debido a lo planteado anteriormente se ha decido realizar el diseño de tres nuevos

sistemas:

Sistema comprendido por juegos de poleas y aumento de la altura de las bitas

de amarre.

Sistema en el que se plantea el cambio de la posición actual de los molinetes,

la implementación de poleas y el aumento de las bitas de amarre.

Sistema que se compone únicamente con el aumento de la altura de la bitas.

52

2.2.1. Restricciones

Como ya es de conocimiento una restricción es una limitación o un

impedimento en la realización de una obra o un proyecto, en la cual el

proyectista o la persona encargada de la obra se deben ajustar y buscar la

mejor solución para poder realizar el trabajo solicitado.

Las limitaciones se encuentran presentes en casi todos los trabajos y este

(mejoramiento del sistema de bajada) no es la excepción, por lo cual fue

necesario tomar en cuenta los distintos escenarios y restricciones para la

elaboración los diseños que más adelante se presentan.

Las limitaciones presentadas son las siguientes:

Falta de información del motor usado en el molinete norte y sur para la

operación de bajada de la plataforma.

Reutilización de los mismos motores en los molinetes utilizados desde

los inicios de ASTINAVE EP Centro.

El ancho (manga) del canal de varamiento.

La longitud de las vigas en I usadas en la movilización de la plataforma

las cuales limitan la distancia que debe recorrer.

El mal estado del muelle en el canal de varamiento.

53

El diámetro de la polea ubicada sobre la caseta de los molinetes, el

mismo que no debe exceder la altura del tambor del molinete (60 cm).

Los pilotes ubicados en el Rio Guayas en el sector del molinete sur

contiguos al canal de transferencia, los cuales no permiten un mayor

desplazamiento de la plataforma.

El problema de la gran sedimentación y acumulación de basura que se

acumula al inicio del canal.

2.2.2. Primer Diseño: Sistema de Poleas y Aumento de la Altura de la Bita de

Amarre

El objetivo de cada sistema es el aumento de la distancia en el recorrido de

bajada de la plataforma lo cual permitirá varar embarcaciones de mayor

calado, este primer diseño está conformado por un cable de acero que se

enrolla en el molinete o winche, el mismo que se conecta con la plataforma

a través de 2 poleas que son las encargadas de cambiar el sentido del cable,

que por ende cambia la dirección de la fuerza de arrastre para que

posteriormente se sujete a una bita ubicada en la parte posterior de la

plataforma, la cual constará con sus respectivos refuerzos para darle rigidez

estructural (ver figura 2.2).

54

Figura 2. 2. Vista en 3D del Conjunto de Poleas


Las ventajas de este sistema propuesto se presentan a continuación:

Ventajas

Con el uso de las poleas se evitara el problema de la excesiva

fricción con el concreto que se tiene en el modelo actual.

Con el uso de las poleas se le cambiará la dirección del cable de

acero lo que producirá que se ejerza una mayor fuerza de arrastre

sobre plataforma.

Al aumentar la altura de la bita, el ángulo de inclinación que se

tendrá en las diferentes posiciones del canal se reduciría, lo cual

garantizará que la fuerza de sustentación disminuya permitiendo

55

desplazar una distancia mayor a la plataforma, de la que posee

actualmente.

Las condiciones de trabajo del cable mejoran, disminuyendo la

fatiga y rozamiento en comparación con el sistema actual, lo cual

aumentará la vida útil del cable del sistema.

Condiciones de Trabajo

Para realizar el análisis de los diseños propuestos se han tomado en

consideración las siguientes cargas que se presenta en la tabla 2.1, que se

muestra a continuación:

Tabla 2.1: Condiciones de Carga a la que está Sometido el Sistema

CARGAS DE TRABAJO

Peso parrilla 565 Ton

Carga Soporta 800 Ton

Tensión de Cable 6,8 Ton

Fuente: ASTINAVE EP

La información presentada en la tabla fue proporcionada por ASTINAVE

EP.

Para el diseño se consideraron 3 situaciones de trabajo relativos a la

posición de la plataforma, es decir, cuando se encuentra ubicada en 3

56

diferentes puntos del canal lo que conlleva a que la fuerza vaya cambiando

su ángulo de inclinación. Este análisis se realizó por igual para los dos

diseños posteriores.

Parrilla en posición más alta

Esta situación ocurre cuando la parrilla de varado está en la parte superior

del canal, en ese momento el cable tiene una inclinación inicial aproximada

de -3º con respecto al eje horizontal desde la bita de agarre.

Figura 2. 3. Posición Inicial de la Parrilla en Maniobra de Bajada


En esta situación la fuerza tiene una ligera componente vertical hacia abajo.

Parrilla en la Mitad del Canal

Esta situación ocurre cuando la parrilla de varada está en la mitad de la

maniobra bajada, en ese momento el cable tiene una inclinación

aproximada de 1º con respecto a la horizontal.

57

Figura 2. 4. Posición en la Mitad de la Maniobra de Bajada


En este punto de trabajo se puede observar que recién empieza a crecer la

fuerza de sustentación pero aun es mucho menor que la fuerza de arrastre.

Parrilla en la Parte más Baja del Canal

Esta situación ocurre cuando la parrilla de varada está en la parte inferior

del canal, en ese momento el cable tiene una inclinación aproximada de

10 º con respecto a la horizontal.

58

Figura 2. 5. Posición de la Parrilla en la Parte más Baja


En esta posición de la plataforma el ángulo de inclinación ha aumentado, lo

que conlleva a que la fuerza vertical sea de 17,5% (ver tabla 2.2) de la

tensión generada por el winche.

Tabla 2.2: Condición de Trabajo en Diferentes Posiciones del Canal

Grado de Inclinación-3º 1º 10º

Fuerza 6,8 6,8 6,8Fuerza de Sustentación -0,356 0,119 1,181Fuerza de Arrastre 6,791 6,799 6,697


59

Dimensionamiento del Cable

Para el dimensionamiento del cable se utilizó la información proporcionada

en la Tabla 2.1 y para el factor de seguridad se tomará el valor

recomendado en la Tabla 1.2.

En la siguiente tabla se presenta un resumen del cálculo del diámetro del

cable del sistema, utilizando la Ec. 1.3.

Tabla 2.3: Determinación del Diámetro del Cable

VALOR UNIDAD

Área 6,46 cm2

Carga 6,8 Tonf2,4 Tonf/cm2

FS 4ɸ 1,50 Plg


El diámetro es de 1,5plg que para fines reales es equivalente a un diámetro

de 1 ½ plg, por lo que se recomienda el tipo de cable 6x19 filler, ya que son

cables cuyos torones se construyen usando de 15 a 26 alambres y por tener

la ventaja de tener un nivel de resistencia a la abrasión y aplastamiento

aceptable, pero también suficientemente flexibilidad para trabajar en poleas

60

y tambores que no tengan un diámetro muy reducido en relación al diámetro

del cable.4

Figura 2. 6. Cable de Acero Tipo 6x19 filler.

Fuente: www.elementosfuerza.com/cables/filler/acero-alma-compuet

Diseño de la Polea

Las poleas del sistema se van a encargar de trasmitir el movimiento del

cable desde el molinete hasta la bita de amarre. Para el diseño de este

elemento se lo ha dividido en las siguientes partes:

Dimensionamiento de la Polea

Diseño de la llanta (parte que se encuentra en contacto con el cable).

4[3] HIBBELER R. C., “Mecánica Vectorial Para Ingenieros Dinámica, 10ma Edición”.

Pretice-Hall, México, 2009.

61

Diseño de los soportes encargados de trasmitir la fuerza desde el tubo

hasta la llanta.

Diseño del cubo, que es donde se encuentra el eje de la polea.

Figura 2. 7.Esquema de la Polea a Diseñarse

Fuente: distrigom-poleas.blogspot.com

Diámetro de la Polea

Acogiendo a lo ya establecido en la parte 1.7 acerca del diámetro de la

polea y tomando como referencia la Tabla 1.3, a continuación se presenta la

dimensión del diámetro de la polea:

62

Tabla 2.4: Determinación del Diámetro de la Polea

VALOR UNIDADDiámetro Recomendado 1562 mmDiámetro Mínimo 1029 mm


El diámetro que se elegirá será de 60 cm para la polea superior que es la que

se encuentra a un costado del tambor del molinete (figura 2.2) y de 1200

mm para la polea ubicada en la parte inferior, la última acorde a la

recomendación presentada.

Material de la Polea5

Debido a la fricción constante que existe entre la llanta y el cable, en [5] se

recomienda utilizar como material para este elemento el hierro gris ASTM

40, el mismo que presenta las siguientes características:

5[4] ASTM, Annual Book of ASTM Standars, Section 01”Iron and Steel Products”, 2010

63

Tabla 2.5: Propiedades Mecánicas del Hierro Gris ASTM 40

HIERRO GRIS ASTM 40Módulo de Elasticidad en Tensión E 14,7 MpsiMódulo de Elasticidad en Torsión G 5,3 Mpsi

Densidad 442 lb/plg3

Coeficiente de Poisson 0,255Resistencia a la Tensión 35 KpsiResistencia a la Compresión 109 KpsiMódulo de Ruptura por Corte 40 kpsi

Fuente: metalnodul.com/wp-content/uploads/2012/11/nodular

Determinación de la Carga en la Llanta de la Polea

Para el cálculo de todo elemento estructural se eligió la condición menos

favorable, es decir, la situación crítica de carga, que en este caso y para

ambas poleas es de 6,8 toneladas, pues en esta situación es cuando se

generan las mayores tensiones en el cable y el mayor torque es sus brazos.

Una vez determinadas las tensiones máximas en el cable se calcula la carga

distribuida originada sobre la llanta de la polea, para esto se tomó como

64

referencia lo especificado en la figura 2.8; que es un diferencial de arco del

cable que en condiciones estáticas está sometida a la tensión T0.6

Figura 2. 8. Diferencial de Arco Bajo la acción de la Tensión T0.

Fuente: theworldofscienceunam.blogspot.com

Tomando el diferencial de la fuerza normal aplicada a la superficie del arco

en contacto ds, se tiene:= 2 ∗ 2 . 2.1

6[5] ARMIJOS M., RAMÍREZ R., Diseño de Teleférico de 2000 Metros de Longitud

Ubicado en la Colonia los LLanganates de la Parroquía Río Negro, Cantón Baños,

Provincia de Tungurahua; Tesis de Grado; EPN; Quito; 2000

65

Integrando el diferencial de fuerza normal sobre el ángulo de contacto

perteneciente al arco, se obtiene la fuerza normal resultante Fn. De manera

análoga, al integrar la carga distribuida Fp sobre la longitud del arco de

contacto ds, se obtiene la fuerza normal Fn:

== 2 ∗ 2

2 ∗ 2 = = ∗= 4 ∗ (1 − )∗ . 2.2

Donde:

: es el radio de la polea.

: es la tensión máxima del cable.

: la carga distribuida en Kgf/cm.

: es el ángulo de contacto de la polea y el cable.

Como se tiene 2 poleas se va a tener dos diferentes valores de cargas

distribuidas, así tenemos que para la primer polea el ángulo de contacto es

de 114° = 1,98 radianes y para la segunda es de 93° = 1,62 radianes, de esta

66

manera reemplazando los valores en la ecuación 2.2 se tiene los siguientes

valores que se presentan resumidos en la tabla 2.6:

Tabla 2.6: Determinación de la Carga Distribuida Fp sobre la Polea

POLEA 1 POLEA 2 UNIDADEST0 6800 6800 kgfα 1,98 1,621 radR 30 60 cmFp 206,41 96,63 kgf/cm


Dimensionamiento del Eje de Polea7

Una vez que se ha establecido la carga a la que está sometida la polea, ya se

puede dimensionar el eje de la polea para esto empleó el programa

SAP2000. Los diámetros elegidos fueron de 60 mm para la polea pequeña y

de 110 mm para la polea de mayor tamaño.

El diámetro de la polea ya fue definido, por lo que para el

dimensionamiento del eje se eligió algunos diámetros, para de esta manera

elegir el más conveniente. En el ANEXO VIII de este trabajo se indica paso

a paso el mecanismo empleado para modelar y asignar los elementos de la

polea, en la figura 2.9 se muestra el modelo terminado de la polea.

7[6] SHIGLEY J., Manual de Diseño Mecánico 4ta Edición; McGraw-Hill; México; 2003

67

Figura 2. 9. Modelo de la Polea en el Programa SAP2000


Una vez modelada la polea con todos sus elementos se le asignó la carga de

trabajo, en esta parte se muestra el diseño de la polea de menor diámetro ya

que el mecanismo de diseño es el mismo para ambas poleas.

Figura 2. 10. Fuerza Normal Actuante en la Pista de Rodadura


68

La estructura interna del programa se encargó de obtener el diseño más

óptimo mediante una verificación de cada elemento con el Código de

Diseño (AISC-LRFD99), mostrando en escala de colores aquellos

elementos que cumplen o que fallan con este criterio, dando de esta manera

un mejor escantillonado del elemento y optimizando material.

Cabe también indicar que el material del eje no es el Hierro Gris ASTM 40

que se definió en un principio, para este se decidió emplear Acero

Comercial debido a la facilidad de adquisición.

Los diagramas de Fuerza Cortante y Momento Flector actuantes en el eje de

la polea se presentan en la figura 2.11:

Figura 2. 11. Diagramas de Fuerza Cortante y Momento Flector en elEje de la Polea de 60 cm de Diámetro


69

Para verificar que la sección del eje seleccionado cumple con los requisitos,

se determinó el esfuerzo de flexión, tal como se muestra a continuación:

= ∗ . 2.3Donde:

: es el momento flector máximo.

: es la distancia de la fibra más alejada desde el eje neutro.

: es el momento de inercia alrededor del eje neutro.

Para este caso el momento flector máximo se lo obtiene de la figura 2.11, la

distancia hasta la fibra más alejada es d/2 y el momento de inercia será el de

una sección circular hueca, por lo que la Ecuación 2.3 se escribe de la

siguiente manera:

= 26481,35 ∗ ∗ /2∗( )= 26481,35 ∗ ∗ 60 /2∗( )

= 424,85 /

70

Comparando dicho valor con el del acero, el cual es de 2400 kgf/cm2 se

tiene una diferencia de 5,6 veces, es decir está sobre dimensionado pero por

razones de seguridad en se tomó este valor.

Cabe también señalar que este análisis de esfuerzo es hecho ya por el

programa, pero se ha creído conveniente mostrar el cálculo para demostrar

el criterio ingenieril al momento de diseñar.

Dimensionamiento del Cubo

Para dimensionar el cubo se ha elegido una recomendación dada por la

referencia [6], en la cual se indica que el diámetro debe ser como mínimo

1,5 veces el diámetro del eje, es decir como mínimo 90 mm para la polea

pequeña y de 165 mm para la de mayor diámetro. Para nuestro caso será

considerado de 120mm y 180 mm respectivamente, esto por cuestiones de

seguridad. El espesor o altura del cubo será de 60mm para la polea de

menor diámetro y de 90 mm para la de mayor diámetro.

Dimensionamiento de la Llanta que Soporta el Cable

Para el dimensionamiento de la llanta donde soporta el cable se toma las

siguientes consideraciones:

71

Figura 2. 12. Especificación de las Medidas de la Llanta que Soporta el

Cable


Donde:

F: es el espesor de la pared, f ≥ 11 mm

α: Ángulo de contacto de la sección transversal.

β: Ángulo de canaleta β= 180 – α

b: Profundidad de la circunferencia de paso, igual al diámetro del cable.

a: Profundidad proyectada del cono a= b/ sin(β/2)

ab: Profundidad del vértice ab= a + b

h: Altura de la pista de rodadura, h= 2( ab*tan(β/2)+f)

c: espesor mínimo

d: espesor de la pista de rodadura, d= b + 0,5 dcable + c

72

En la siguiente tabla se muestran los valores recomendados:

Tabla 2.7: Dimensiones de la Llanta que Soporta el Cable

VALOR UNIDADPolea 1 Polea 2

f 12 14 mm160 150 grados20 30 grados

b 38,1 38,1 mma 111 76 mmab 149 114 mmh 132,82 159,98 mmc 55 45 mmd 112,15 102,15 mm


Dimensionamiento del Espesor de la Llanta

El dimensionamiento de la llanta de las poleas fue obtenido con la ayuda

del programa SAP2000, así como también las secciones de los brazos cuyos

diámetros se muestran en la tabla 2.8 junto con los otros elementos

diseñados para ambas poleas. El espesor de las llantas de las poleas de 60

cm de diámetro (pequeña) y de 120 cm de diámetro (grande) son de 45 mm

73

y 55 mm respectivamente. Los detalles de los valores obtenidos de cada

elemento se muestran en el ANEXO VII.8

Una vez ejecutado el análisis que ya se hizo para el eje, se obtiene los

diagramas de fuerza cortante y momento flector que se producen en cada

uno de los elementos.

Figura 2. 13. Diagramas de Fuerza Cortante y Momento Flector parala Polea de 60 cm de Diámetro


8[7] HERNÁNDEZ E., Manual de Aplicación de Programa SAP2000 v14; CSI Caribe,

2008.

74

En la figura 2.13 se muestran tres gráficos, el de la parte superior izquierda

muestra diagrama del momento flector 2-2, el de la superior derecha

muestra el diagrama del momento flector 3-3 y el de la parte inferior es el

diagrama del momento torsor, que es otorgado por el peso propio de

estructura.

Los resultados arrojados del análisis realizado, muestran que las

dimensiones de algunos de los miembros son adecuadas e inclusive está

sobredimensionado en otros, por lo que es aceptable que el diseño sea

establecido de esa manera. En la siguiente tabla se hace un resumen del

escantillonado de las poleas:

Tabla 2.8: Resumen del Escantillonado de los Elementos de la Polea

PARÁMETRO MEDIDA UNIDADPolea 1 Polea 2

Diámetro del Eje 60 110 mmDiámetro del Cubo 120 180 mmAltura del Cubo 60 90 mmDiámetro Mínimo de la Canaleta 555 1145 mmDiámetro de la Polea 600 1200 mmDiámetro Mayor del Brazo 31 44,5 mmDiámetro Menor del Brazo 25,4 31,7 mmProfundidad Proyectada deCono 114 149 mmEspesor de la Llanta 45 55 mmEspesor Mínimo de la Pared 14 12 mmAltura de la Llanta 112,15 102,15 mm


75

Diseño de la Bita de Amarre

La bita es un elemento que se encuentra ubicado en la parte posterior de la

plataforma, la misma que debe ser estructuralmente rígida para que pueda

soportar la fuerza de movimiento generado por el molinete transmitida

mediante el cable de acero para que la plataforma de varamiento ejecute la

maniobra de bajada de las embarcaciones.

Figura 2. 14. Ubicación de las Bitas de Amarre en la Plataforma


Carga de Trabajo Actuante en la Bitas de Amarre

Como se mencionó en el párrafo anterior la bita es el elemento que se

encarga de soportar la tensión generada por el molinete y transmitida por el

cable de acero mediante el nuevo sistema de poleas propuesto, siendo esta

76

de 6,8 Toneladas. Cabe también indicar que la tensión señalada tendrá 3

casos distintos que ya fueron presentados, los cuales consisten en las

diferentes posiciones que se encontrará la plataforma durante la maniobra

de bajada, por lo que las cargas de dichas situaciones ya fueron establecidas

en la tabla 2.3.

Dimensionamiento de la Bita y Soportes

Para el dimensionamiento de la bita como de los soportes se empleó el

programa SAP2000, para de esta manera poder obtener las medidas óptimas

de los elementos. El modelo del diseño este sistema se lo muestra en la

figura 2.15.

Figura 2. 15. Diseño de la Bita de Amarre y Soportes


77

Se puede apreciar que la bita de amarre está soportada por dos tubos tanto

en la parte frontal, como en la parte inclinada para de esta manera dar una

mayor rigidez al elemento.

Las condiciones de frontera de los tubos se los consideró como empotrados

debido a que no habrá movimiento alguno en las bases de los tubos, es decir

van a estar soldados con la parte de la plataforma que se muestra en la

figura 2.11. Una vez que se ha definido las restricciones de dicha estructura,

se procedió a ubicar las tres condiciones de carga que se describieron

anteriormente, todos los resultados de los análisis hechos por el programa se

encuentran en los anexos del documento.

Diagrama de Fuerza Cortante y Momento Flector9

Los diagramas de fuerza cortante y momento flector se presentan a

continuación en la figura 2.12. Es imprescindible acotar que en este gráfico

se muestra solo el caso donde se produce la mayor deflexión y los valores

más críticos, los gráficos de las otras situaciones se encuentran anexados a

este documento.

9[8] BRESLER L.; Diseño de Estructuras de Acero 2da Edición; Editorial Limusa;

México; 1995

78

Figura 2. 16: Diagrama de Fuerza Cortante y Momento Flector de laBita de Amarre


Como se observa en la figura 2.16, se tiene que la máxima deflexión se da a

2,5 m desde la base, siendo esta de 14 mm, un valor muy pequeño en

comparación con los 4000 mm de altura que posee la bita, es decir el 3,5%.

Además se tiene que el mayor momento flector es de 5,1 tonf-m que ocurre

a 3 metros desde la base, que es donde se encuentra el tubo de

reforzamiento frontal. En la tabla 2.9 se muestra el escantillonado de la bita

de amarre y sus soportes:

79

Tabla 2.9: Escantillonado de la Bita de Amarre y Soporte

DETALLE MEDIDABita de Amarre Tubo de 4 mts del longitud; ɸ=5”; esp = 2cm

Refuerzo FrontalTubo de 3,4 mts de longitud; ɸ=4”; esp =1,5cm

Refuerzo InclinadoTubo de 2,9 mts de longitud; ɸ=2”; esp = 8mm

Refuerzo medioinferior en el Frontal

Tubo de 1,25mts de longitud; ɸ=1 1/2”; esp = 8mm

Refuerzo mediosuperior en el Frontal

Tubo de 0,63mts de longitud; ɸ=1 1/2”; esp = 8mm


2.2.3. Segundo diseño: Cambio de Posición de los Molinetes, Polea y Aumento

de Altura de la Bita de Agarre.

Este segundo diseño se caracteriza por el cambio de posición de los

molinetes desde la posición actual (ver figura 2.25) hasta la parte posterior

del canal de varamiento (ver figura 2.17). Esta reubicación de los winches

se propone debido al mal estado del muelle de la empresa lo que ocasiona

que se produzca una inundación de las cámaras de los molinetes las cuales

deben ser bombeadas antes de realizar las maniobras de varada.

Con este cambio de posición de los molinetes se requiere que en el extremo

del canal se coloque una polea que haga posible en cambio de dirección del

cable de acero para que cumpla con la operación de arrastre de la

plataforma.

80

Figura 2. 17. Segundo Diseño Propuesto


A continuación se presentan las ventajas y desventajas:

Ventajas

o Se reducirá el ángulo de inclinación que genera el cable de acero.

o Con el uso de la polea se cambiará la dirección del cable lo que se

solucionará en una gran parte el problema de rozamiento con el concreto

en comparación con el modelo actual.

o La fatiga del cable tanto de fricción como de tensión serán menores que

con el diseño actual.

81

Desventajas

o Se necesitará de mayor cantidad de cable para la operación.

o El costo de construcción debido a la reubicación de la caseta de los

molinetes.

o La inclinación que va generando el cable de acero según la posición de la

plataforma de varamiento en el canal.


Como se explicó anteriormente se usaran los valores de las cargas

presentadas en la tabla 2.1, en donde se estudiara los mismos tres casos del

diseño uno.

Parrilla en Posición más Alta

Como se muestra en la figura 2.17 los molinetes se encuentran ubicados en

la parte delantera de la plataforma. Esta primera condición se da cuando la

plataforma está en la posición inicial del canal en donde el cable de acero

forma un ángulo de -2°.

82



En esta situación se tiene un pequeño ángulo de inclinación, lo cual

ocasiona que la componente vertical de la fuerza sea pequeña en

comparación con su componente horizontal.

Parrilla en la Mitad del Canal

Esta situación ocurre cuando la parrilla de varado está en la mitad de la

carrera de bajada, en ese instante el cable de acero tiene una inclinación

aproximada de 1º con respecto al eje x, lo que descompone la fuerza en:

Figura 2. 19. Posición de la Parrilla en la Parte Media del Canal


83

En esta posición aun la componente vertical es muy pequeña en

comparación con la componente horizontal.

Parrilla en la Parte más Baja del Canal

Esta situación ocurre cuando la parrilla de varado está en la parte inferior

del canal, en ese momento el cable tiene una inclinación aproximada de 13º

con respecto al eje x.

Figura 2. 20. Posición de la Parrilla en la Parte Baja del Canal


En la situación final de la maniobra, la fuerza de sustentación es del 22,5%

a la generada por los molinetes (ver tabla 2.10).

Tabla 2.10: Condición de Trabajo en Diferentes Posiciones del Canal

Grado de Inclinación-2º 1º 13º

Fuerza 6,8 6,8 6,8Fuerza de Sustentación 0,237 0,119 1,53Fuerza de Arrastre 6,796 6,799 6,626


84

Descripción de las Partes del Sistema

Este diseño igual que el modelo anterior consta de los siguientes elementos:

a) Molinete.

El sistema consta de 2 molinetes o winches con un torque de 15000 lb a

50 FPM cada uno, marca SILENT HOIST WINCH &CRANE CO.

BROOKLYN N.Y. U.S.A.

b) Bita de amarre

Para el diseño de la bita de amarre se consideró las cargas de trabajo que

ya se describieron, las cuales son las mismas que las empleadas para el

primer diseño por lo que para este diseño se escoge la misma estructura y

el mismo escantillonado, el cual se lo puede observar en la tabla 2.9.

c) Cable de acero

Para elegir el cable, se escogió un cable de acero de 1 1/2” tipo 6x19

basándose en el cable elegido para el primer sistema, debido a que la

carga aplicada es la misma. Los cálculos para la determinación del cable

fueron realizados y resumidos en la tabla 2.3.

85

d) Polea

Para determinar los elementos que componen la polea, se toma como

referencia el diámetro que fue dado en la tabla 2.4 para el tipo de cable

seleccionado, el mismo que coincide con el del primer diseño propuesto.

En este caso se tiene que el cable tiene más superficie de contacto con la

llanta de la polea. A continuación en la tabla 2.11 se resume el cálculo de

la fuerza que va a estar distribuida en la polea acorde con la figura 2.8 y

la ecuación 2.2; en donde para este caso el ángulo es de 167° es

aproximadamente 2,9 radianes:

Tabla 2.11: Determinación de la Carga Distribuida en la Polea

VALOR UNIDADEST0 6800 kgfα 2,9 radr 60 cmFp 87,59 kgf/cm


Como se observa en la tabla 2.11 la carga distribuida es menor a la que se

da en el caso de polea 2 del primer diseño, por lo que se eligió dicho

elemento para utilizarlo en este diseño. Para hacerlo de una manera más

demostrativa en la siguiente tabla se muestra las principales dimensiones de

la polea de este diseño.

86

Tabla 2.12: Dimensiones Principales de la Polea

PARÁMETRO Polea UNIDAD

Diámetro del Eje 110 mmDiámetro del Cubo 180 mmAltura del Cubo 90 mmDiámetro Mínimo de la Canaleta 1145 mmDiámetro de la Polea 1200 mmDiámetro Mayor del Brazo 44,5 mmDiámetro Menor del Brazo 31,7 mmProfundidad Proyectada de Cono 149 mmEspesor de la Llanta 55 mmEspesor Mínimo de la Pared 12 mmAltura de la Llanta 102,15 mm


2.2.4. Tercer Diseño: Aumento de la Altura de la Bita de Amarre

En este tercer diseño es muy parecido al actual se diferencia en que la bita

de amarre será ubicada en la parte saliente de la plataforma debido a que se

desea poder habilitar el ultimo riel de la misma, este cambio en la altura de

la bita nos permite disminuir el ángulo de tiro de los molinetes haciendo

que esta fuerza sea mejor aprovechada permitiendo que la vida útil del cable

aumente y que la plataforma puede desplazarse una mayor distancia en la

operación de bajada.

A continuación se presentan las ventajas y desventajas:

87

Ventajas

o Se solucionará en gran parte el problema de levantamiento de la

plataforma.

o Este diseño permitirá desplazarse una mayor distancia haciendo que

barcos de mayor calado puedan subir al varadero.

o Al aumentar la altura de la bita, el ángulo de inclinación de en las

diferentes posiciones de arrastre es significativamente menor, lo cual

garantiza que la fuerza de arrastre sea mayor que la de levantamiento.

o La fatiga del cable tanto de fricción como de tensión serán menores que

con el diseño actual.

Desventajas

o No se evitará totalmente el problema de rozamiento del cable con el

concreto lo cual hará que la vida útil del mismo disminuya.

o Al estar el cable en una posición alta al momento de tensar al cable al

inicio de la operación de bajada de la plataforma, existe el riesgo de que

el mismo.

88

Figura 2. 21. Tercer Diseño Propuesto



Al igual que los anteriores diseños, se tiene tres situaciones acordes a las

distintas posiciones de la plataforma cuando va descendiendo en la rampa,

dichas condiciones se presentan a continuación:

Parrilla en posición más alta

Esta situación ocurre cuando la parrilla de varada está en la parte superior

del canal, en ese momento el cable tiene una inclinación inicial aproximada

de 1º con respecto al eje x, lo que descompone la fuerza de tiro en:

89

Figura 2. 22. Posición más alta de la Parrilla


Se empieza a generar una fuerza con una inclinación por debajo del eje x lo

que conlleva a que se empiece a generar una pequeña fuerza vertical

negativa.

Parrilla en la mitad del canal

Esta situación ocurre cuando la parrilla de varado está en la mitad de su

carrera de bajada, en ese momento el cable tiene una inclinación

aproximada de 5º con respecto al eje x, lo que descompone la fuerza de tiro

en:

90

Figura 2. 23. Posición de la Parrilla en la Mitad de la Rampa


Se empieza a generar una fuerza con una inclinación por encima del eje x lo

que conlleva a que se empiece a generar una pequeña fuerza de

sustentación.

Parrilla en la parte más baja del canal

Esta situación ocurre cuando la parrilla de varado está en la parte inferior

del canal, en ese momento el cable tiene una inclinación aproximada de 18º

con respecto al eje x, lo que descompone la fuerza de tiro (tabla 2.13).

91



En la situación final de maniobra se generan fuerzas de sustentación y

arrastre, prevaleciendo la de arrastre lo que permitiría bajar la parrilla una

cierta distancia más, pero se debe tomar en cuenta la fuerza vertical debido

a que empezara a realizar un levantamiento de la plataforma.

Tabla 2.13: Fuerzas Generadas en las Distintas Posiciones de la

Plataforma

Grados de Inclinación-1º 5º 18º

Fuerza 6,8 6,8 6,8Fuerza de Sustentación 0,119 0,593 2,101Fuerza de Arrastre 6,799 6,774 6,467


Descripción de las Partes del Sistema

Este diseño en comparación a los anteriores no requiere de muchos

elementos, ya que únicamente al sistema actual se le aumenta la altura de la

92

bita de amarre que ocasionalmente será la misma altura de los dos

anteriores diseños, por lo que solamente se hará una recapitulación de

dichos elementos que aquí se emplean.

a) Cable de acero

Para elegir el cable, se escogió un cable de acero de 1 1/2” tipo 6x19

basándose en el cable elegido para el primer sistema, debido a que la

carga aplicada es la misma. Los cálculos para la determinación del

cable fueron realizados y resumidos en la tabla 2.3.

b) Bita de amarre

Como se puede observar las cargas de trabajo son las mismas que en

los dos anteriores diseños, por lo que se tomará la estructura de la bita

realizada en el primer diseño para este, asegurándonos que la estructura

es resistente y soportará la carga que en ella se ejerza (ver figura 2.15)

2.3. Ampliación de los Muros del Canal

Debido a la gran cantidad de sedimentación que actualmente se tiene en la entrada

del canal, es necesario ampliar la longitud de los muros del canal para de esta

manera poder lograr que dicha sedimentación no afecte en la maniobra de varada y

desvarada de los buques, además que garantice que los diseños del nuevo sistema

93

de bajada de la plataforma puedan cumplir con la cantidad de longitud que se ha

previsto cada uno tenga al momento de ejecutarse la maniobra.

Acorde a la información proporcionada por ASTINAVE EP, los muros (norte y

sur) deberán ser ampliados hasta que la longitud sea coincidente con el duque de

amarre (dolphin) que posee la empresa para fondear las embarcaciones, esta

condición supone que la longitud de ampliación será de 15 metros para el muro sur

y de 12 metros para el muro norte.

En el ANEXO IV se muestra el cronograma de construcción en el que se debe

ejecutar la obra de la implementación de ambos muros.

Como información adicional se tiene que la altura promedio de los muros es de

aproximadamente 12 metros, los mismos que son los considerados para el

presupuesto del costo de la implantación de los muros norte y sur.

94

Figura 2. 25 Plano de la Ampliación de los Muros Norte y Sur del Canal de Entrada al Varadero de ASTINAVE EP.

Fuente: ASTINAVE EP

95

2.4. Estimación del Incremento de Calado

Para poder calcular el incremento en la distancia de recorrido de la plataforma,

primero se determinó la distancia actual que es 60 metros aproximadamente

medidos desde el inicio del canal hasta el centro de la bita de amarre, con esta

distancia se puede varar embarcaciones sobre los carros de transferencia de 2,80

metros de calado y sobre la cama de Madera un calado máximo de 3,5 metros

(la altura de lo carros de transferencia es de 70 cm) en una marea de 12 ft.

En esta situación actual se tiene que el cable de acero forma un ángulo de 10

grados con la horizontal, presentando grandes problemas de fricción en los

puntos señalados por círculos rojos en la figura 2.26.

Figura 2. 26. Estado Actual de la Plataforma.


A continuación se presenta el aumento de calado correspondiente a cada diseño

propuesto:

96

A. Primer diseño: Sistema de polea y Aumento de la Altura de la Bita.

En este sistema propuesto se estudiara los siguientes casos:

Distancia de Recorrido 60 m

Se determinó cual sería el comportamiento de la plataforma de varamiento

en esta situación (ver figura 2.4), en el instante en que la plataforma se

encuentra en la posición de 60 metros, el cable forma un ángulo de

inclinación de 1 grado con respecto al eje x, lo que conlleva a que no se

presenten problemas de rozamiento entre el cable y las paredes del costado

de la rampa del canal.


Para esta situación se procedió aumentar el recorrido de la plataforma 6

metros, en esta situación el cable forma un ángulo de 2 grados, permitiendo

así aprovechar de una mejor manera la fuerza de tiro generada por los

molinetes y por consiguiente aumentar una altura (calado) de 52 cm.

Con este aumento en la distancia de recorrido, ahora se podrá varar sobre

los carros de transferencia embarcaciones de 3,32 metros de calado y sobre

la cama de madera de un máximo de 4 metros en una marea de 12 ft.

97

B. Segundo diseño: Cambio de Posición de los Molinetes, Polea y

Aumento de Altura de la Bita de Agarre.

En este sistema propuesto se estudiara los siguientes casos:


Cuando la distancia de recorrido de la plataforma es de 60 metros, con

este diseño del cambio de posición de los molinetes y el aumento de la

altura de la bita de amarre, se tiene que el cable forma con la horizontal

una inclinación de 1 grado.


Para esta situación se procedió aumentar el recorrido de la plataforma

6 metros. Como en la situación anterior el cable forma un ángulo de 2

grados, permitiendo varar embarcaciones sobre los carros de

transferencia de 3,32 metros de calado y sobre la cama de Madera un

calado máximo de 4 metros en una marea de 12 ft.

Se debe tener cuidado con este diseño debido a la inclinación del cable

que se forma en la salida de la polea ya que si aumenta excesivamente

la polea no trabajara como es debido ocasionando que el cable pueda

salir del carril de la polea.

98

C. Tercer diseño: Aumento de Altura de la Bita de Agarre.

En este sistema propuesto se estudió los siguientes casos:


Se determinó que para este caso, el cable forma un ángulo de

inclinación de 4 grado con respecto al eje x. Como se puede observar

en la figura 2.23 con este diseño se producirá el problema de

rozamiento del cable de acero con el concreto del canal, que además es

un problema que se tiene con el diseño actual.


Para esta situación se procedió a aumentar el recorrido de la plataforma

6 metros, como se puede observar en la figura 2.23 en esta situación el

cable forma un ángulo de 5 grados, el cual es mucho mayor en

comparación con los diseños propuestos anteriormente. Por lo tanto

hay que señalar que este punto se presenta el problema de fricción en

dos partes del cable afectando la vida útil de funcionamiento, lo que

conllevara a una futura ruptura del material.

99

Distancia de Recorrido 64,6 m

Para esta situación se procedió aumentar el recorrido de la plataforma

4,6 metros.

Figura 2. 27. Ubicación de la Plataforma a los 64,6 metros.


Como se puede observar en la figura 2.28 en esta situación el cable

forma un ángulo de 4,5 grados, que es el máximo ángulo que se puede

presentar antes que aparezca otro punto de rozamiento entre el cable y

el concreto. En este se tiene un incremento en la distancia vertical de

40 cm. Lo que nos permitiría varar embarcaciones sobre los carros de

transferencia de 3,2 metros de calado y sobre la cama de Madera un

calado máximo de 3,9 metros en una marea de 12 ft.

100

2.4.1. Determinación del Radio de Giro de Ingreso al Canal

La maniobra de giro es la acción conjunta de la maquina propulsora y de

la pala del timón, que ocasiona un cambio de sentido en la dirección de

avance. La curva de giro de una embarcación está determinada por

parámetros que acotan sus dimensiones para cada buque (figura 2.28).

Figura 2. 28. Radio de Giro de Embarcaciones

Fuente; http://www.oannes.org.pe/upload/20111221104919830978153.pdf

Para poder ingresar al canal de varamiento se debe tener muy en claro

los siguientes conceptos:

DIAMETRO TACTICO: Es la distancia que se genera cuando la proa

de la nave ha caído en 180º de su proa inicial.

101

DIAMETRO DE GIRO: Es la distancia que existe entre la separación

de dos puntos opuestos de una circunferencia.

La capacidad de evolución para la maniobrabilidad es medida por la

OMI de manera que el avance no debe exceder de 4,5 veces la eslora y

el diámetro táctico no debe exceder de 5 veces la eslora en la curva de

evolución. Por lo tanto como la máxima eslora que se puede varar es de

hasta 70 m, se obtuvo el siguiente diámetro de giro:

Tabla 2.14. Diámetro de giro determinado

DISTANCIA UNIDAD

AVANCE 315 m

DIAMETRO TACTICO 350 m

Fuente: Elaboración propia.

Con la información obtenida se recomienda que se debe tener despejada

y libre despejado de cualquier obstáculo una distancia de 350 m

alrededor del ingreso al canal.

2.4.2. Porcentaje de Aumento del Calado Respecto al Diseño Actual

En la tabla 2.15 se muestra un resumen del calado que se puede obtener

con cada diseño propuesto y un porcentaje de beneficio en comparación

con el diseño actual y en el ANEXO II se presenta una tabla con las

características de las dimensiones de los buques que pueden entrar al

varadero una vez implementado el mejoramiento del sistema de bajada..

102

Tabla 2.15. Resumen de los Porcentajes del Aumento de CaladoRespecto al Sistema Actual

CALADO (m) PORCENTAJE DE BENEFICIO(%)

Sobre CarrosDe

Transferencia

Sobre CamaDe Madera

Sobre CarrosDe

Transferencia

Sobre CamaDe Madera

PRIMERDISEÑO

3,32 4 18,6 14,9

SEGUNDODISEÑO

3,32 4 18,6 14,9

TERCERDISEÑO

3,2 3,9 14,3 11,4


2.5. Determinación de la Capacidad de Levante de la Plataforma de Varada

Debido a que al aumentar el calado de las embarcaciones que ingresarán al

varadero, fue necesario determinar la capacidad actual de levantamiento de la

plataforma que posee ASTINAVE EP (ver ANEXOI).

Mediante el análisis de tensiones del cable y midiendo la capacidad del winche

utilizado para la varada, se determinó que el sistema actual soporta levantar

embarcaciones de hasta 813 Toneladas de desplazamiento, por ende permitirá el

ingreso de los tipos de naves que se han proyectado ingresen al implementar el

nuevo sistema de bajada.

103

CAPITULO III. ANÁLISIS ECONÓMICO

3.1. Costos de Implementación de los Sistemas

Antes de plantear los distintos enfoques que existen para abordar la inversión

monetaria de un proyecto, es necesario establecer los tipos de costes que son

considerados para la implementación del mismo.

• Costes directos.- Gastos de inversión en bienes muebles e inmuebles,

personal, formación, etc. Se relacionan directamente con alguna o algunas de

las actividades y resultados planificados.

• Costes indirectos.- No están relacionados directamente con actividades o

resultados, sino con el conjunto de ellos. Se les suele llamar gastos de

administración o de funcionamiento y se refieren al pago del alquiler de

oficinas, electricidad, compra de ordenadores para administración, etc.

3.1.1. Costo de la Implementación del Primer Diseño Propuesto.

En la determinación del costo del primer diseño intervienen los rubros

que se presentan en las siguientes tablas:

104

Tabla 3.16: Costos Directos para la Implementación de las Poleas

MATERIALES

Ítem Unidad Cantidad CostoUnitario Costo

Polea Hierro Gris ɸ= 1200 mm u 2 $ 4.201,62 $ 8.403,24Polea Hierro Gris ɸ= 600 mm u 2 $ 1.804,88 $ 3.609,76Cable 6x19 1 1/2" mts 305 $ 23,75 $ 7.243,75Soporte Base de Polea u 4 $ 126,32 $ 505,28Pernos Para Base u 16 $ 2,65 $ 42,40Arandelas u 16 $ 0,34 $ 5,44Tuercas u 16 $ 0,86 $ 13,76Electrodo E6013 kg 10 $ 2,96 $ 29,60

Subtotal $ 19.853,23

EQUIPO


Montacarga 2 Ton hora 4 $ 6,25 $ 25,00Soldadora Eléctrica de 350 AMP día 2 $ 50,00 $ 100,00Sierra Eléctrica Semi-Automática día 2 $ 42,00 $ 84,00Compresor de 4 HP hora 4 $ 0,95 $ 3,80Herramientas Menor hora 16 $ 1,20 $ 19,20

Subtotal $ 207,00

MANO DE OBRA


Operador hora 4 $ 2,50 $ 10,00Soldador hora 16 $ 3,45 $ 55,20Ayudante hora 16 $ 2,25 $ 36,00Pintor hora 4 $ 2,80 $ 11,20

Subtotal $ 102,40

TOTAL DE COSTOS DIRECTOS (PL) $20.162,63Fuente: Elaboración Propia

105

Tabla 3.17. Costos Directos para la Instalación de las Bitas de Amarre

MATERIALES


Tubo de Acero ɸ=5”; CED 80 6 mts 2 $ 351,79 $ 703,58Tubo de Acero ɸ=4”; CED 80 6 mts 2 $ 225,12 $ 450,24Tubo de Acero ɸ=2”; CED 80 6 mts 1 $ 75,54 $ 75,54Tubo de Acero ɸ=1 1/2”; CED 80 6 mts 2 $ 54,63 $ 109,26Electrodo E6013 kg 12 $ 3,07 $ 36,84Pintura gal 1 $ 11,26 $ 11,26

Subtotal $ 1.386,72

EQUIPO



Subtotal $ 515,60

MANO DE OBRA


Soldador hora 10 $ 3,45 $ 34,50Ayudante hora 10 $ 2,25 $ 22,50Pintor hora 3 $ 2,80 $ 8,40

Subtotal $ 65,40

TOTAL DE COSTOS DIRECTOS (BT) $ 1.967,72Fuente: Elaboración Propia

106

Tabla 3.18. Costo Total de la Implementación del Sistema

Total de Costos Directos: CD =(PL + BT) $ 22.130,35(GG) Gastos Generales: 5% * CD $ 1.106,52(U) Utilidades 15% (CD*GG) $ 3.485,53(I) Impuesto a la Renta: 12% *CD $ 2.655,64(F) Fiscalización: 0% (CD*GG*U) $ -

Total de Costos Indirectos (CI) $ 7.247,69

Total de Costos (CD + CI) $ 29.378,04Fuente: Elaboración Propia

El costo total que se presenta en la tabla 3.3 pertenece a los elementos

del primer diseño propuesto para el sistema de bajada, pero es necesario

mencionar que se ha contemplado la ampliación de los muros para cada

diseño, por lo tanto el presupuesto total para la implementación de cada

sistema que se ha diseñado tiene que ir incluido el costo de la

construcción de dichos muros, en las tablas 3.4 y 3.5 se presentan en

detalle los rubros considerados el presupuesto de los muros.

107

Tabla 3.19. Presupuesto Referencial para la Construcción del Muro Sur

RUBRO UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO P. TOTALCONSULTORIA PARA DISEÑO DE MUROS GLOBAL 1 $ 10.700,00 $ 10.700,00OBRA DE CANSTRUCCIONREPLANTEO Y NIVELACION M2 65 $ 1,14 $ 74,10EXCAVACION M3 650 $ 16,64 $ 10.816,00DESALOJO DE AGUA (mediante bombeo) GLOBAL 1 $ 2.074,00 $ 2.074,00TABLAESTACADO (PREVIO A ENCOFRADOS) GLOBAL 1 $ 2.638,00 $ 2.638,00SUMINISTRO PILOTES DE HORMIGON ARMADO(0,5x0,5x7m de altura) U 14 $ 967,00 $ 13.538,00HINCADA DE PILOTES U 14 $ 659,00 $ 9.226,00ENCOFRADOS RECTOS M2 338 $ 7,68 $ 2.595,84MEJORAMIENTO DE SUELO CON MATERIAL CLASIFICADO M3 351 $ 38,76 $ 13.604,76HORMIGON SIMPLE REPLANTILLO M3 70,2 $ 193,00 $ 13.548,60HORMIGÓN SIMPLE ZAPTA CORRIDA f´c= 250 Kg/cm2 M3 26 $ 255,65 $ 6.646,90HORMIGÓN SIMPLE PARAMENTO DE MURO f´c= 250 Kg/cm2 M3 70,2 $ 255,65 $ 17.946,63HIERRO ESTRUCTURAL KG 2877,18 $ 2,68 $ 7.710,84DESALOJO DE MATERIAL SOBRANTE GLOBAL 1 $ 3.000,00 $ 3.000,00

SUB TOTAL COSTOS DIRECTOS $ 103.419,67COSTOS INDIRECTOS 20% $ 20.683,93

SUB TOTAL DIRECTOS + INDIRECTOS $ 124.103,60IVA 12% $ 14.892,43

TOTAL COSTO REFERENCIAL $ 138.996,03Fuente: Elaboración Propia

108

Tabla 3.20. Presupuesto Referencial para la Construcción del Muro Norte

RUBRO UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO P. TOTALCONSULTORIA PARA DISEÑO DE MUROS GLOBAL 1 $ 10.700,00 $ 10.700,00OBRA DE CANSTRUCCIONREPLANTEO Y NIVELACION M2 57,5 $ 1,14 $ 65,55EXCAVACION M3 575 $ 16,64 $ 9.568,00DESALOJO DE AGUA mediante bombeo GLOBAL 1 $ 2.074,00 $ 2.074,00TABLAESTACADO(PREVIO A ENCOFRADOS) GLOBAL 1 $ 2.638,00 $ 2.638,00SUMINISTRO PILOTES DE HORMIGON ARMADO(0,5x0,5x7m de altura) U 14 $ 967,00 $ 13.538,00HINCADA DE PILOTES U 14 $ 659,00 $ 9.226,00ENCOFRADOS RECTOS M2 299 $ 7,68 $ 2.296,32MEJORAMIENTO DE SUELO CON MATERIAL CLASIFICADO M3 310,5 $ 38,76 $ 12.034,98HORMIGON SIMPLE REPLANTILLO M3 62,1 $ 193,00 $ 11.985,30HORMIGÓN SIMPLE ZAPTA CORRIDA f´c= 210 Kg/cm2 M3 23 $ 255,65 $ 5.879,95HORMIGÓN SIMPLE PARAMENTO DE MURO f´c= 210 Kg/cm2 M3 62,1 $ 255,65 $ 15.875,87HIERRO ESTRUCTURAL KG 2762,92 $ 2,68 $ 7.404,63DESALOJO DE MATERIAL SOBRANTE GLOBAL 1 $ 3.000,00 $ 3.000,00

SUB TOTAL COSTOS DIRECTOS $ 95.586,60COSTOS INDIRECTOS 20% $ 19.117,32SUB TOTAL DIRECTOS + INDIRECTOS $ 114.703,92

IVA 12% $ 13.764,47TOTAL COSTO REFERENCIAL $ 128.468,39


109

A continuación en la tabla 3.6 se presenta el costo total de implementar

el primer diseño propuesto:

Tabla 3.21: Resumen del Total de Costos del Primer Diseño Propuesto

Total de Costo de Construcción del Muro Sur $ 138.996,03Total de Costo de Construcción del Muro Norte $ 128.468,39Total de Costos de las Poleas y Bitas de Amarre $ 29.378,04

TOTAL DE COSTOS $ 296.842,46Fuente: Elaboración Propia

3.1.2. Costo de la Implementación del Segundo Diseño Propuesto.

Para la implementación del segundo diseño se tomaron en cuenta los

siguientes rubros que se presentan en las siguientes tablas, cabe la pena

mencionar que la ampliación de los muros del canal también son

considerados y que ya fueron presentados en las tablas 3.4 y 3.5.

Tabla 3.22: Costos Directos para la Implementación de las Poleas

MATERIALES


Polea Hierro Gris ɸ= 1200 mm u 2 $ 4.201,62 $ 8.403,24Cable 6x19 1 1/2" mts 305 $ 23,75 $ 7.243,75Soporte Base de Polea u 4 $ 126,32 $ 505,28Pernos Para Base u 8 $ 2,65 $ 21,20Arandelas u 8 $ 0,34 $ 2,72Tuercas u 8 $ 0,86 $ 6,88Electrodo E6013 kg 8 $ 2,96 $ 23,68

Subtotal $ 16.206,75

EQUIPO


Montacargas 2 Ton hora 4 $ 6,25 $ 25,00Soldadora Eléctrica de 350 AMP día 2 $ 50,00 $ 100,00

110

Sierra Eléctrica Semi-Automática día 1 $ 42,00 $ 42,00Compresor de 4 HP hora 2 $ 0,95 $ 1,90Herramientas Menor día 16 $ 1,20 $ 19,20

Subtotal $ 163,10

MANO DE OBRA


Operador hora 4 $ 2,50 $ 10,00Soldador hora 16 $ 3,45 $ 55,20Ayudante hora 16 $ 2,25 $ 36,00Pintor hora 2 $ 2,80 $ 5,60

Subtotal $ 96,80

TOTAL DE COSTOS DIRECTOS (PL) $ 16.466,65Fuente: Elaboración Propia

Tabla 3.23: Costos Directos para la Implementación de las Bitas de Amarre

MATERIALES


Tubo de Acero ɸ=5”; CED 80 6 mts 2 $ 351,79 $ 703,58Tubo de Acero ɸ=4”; CED 80 6 mts 2 $ 225,12 $ 450,24Tubo de Acero ɸ=2”; CED 80 6 mts 1 $ 75,54 $ 75,54Tubo de Acero ɸ=1 1/2”; CED 80 6 mts 2 $ 54,63 $ 109,26Electrodo E6013 kg 12 $ 3,07 $ 36,84Pintura gal 1 $ 11,26 $ 11,26

Subtotal $ 1.386,72

EQUIPO



Subtotal $ 515,60

111

MANO DE OBRAÍtem Unidad Cantidad Costo Unitario Costo

Soldador hora 10 $ 3,45 $ 34,50Ayudante hora 10 $ 2,25 $ 22,50Pintor hora 3 $ 2,80 $ 8,40

Subtotal $ 65,40TOTAL DE COSTOS DIRECTOS (BT) $ 1.967,72


Tabla 3.24: Total de Costos de Poleas y Bitas de Amarre

Total de Costos Directos: (PL + BT ) $ 18.434,37

(GG) Gastos Generales: 5% * CD $ 921,72(U) Utilidades 15% (CD*GG) $ 2.903,41(I) Impuesto a la Renta: 12% *CD $ 2.212,12(F) Fiscalización: 3% (CD*GG*U) $ 667,79

Total de Costos Indirectos (Poleas y Bitas) (CI) $ 6.705,04

Total de Costos (CD + CI ) $ 25.139,42Fuente: Elaboración Propia

Tabla 3.25: Costos de la Obra de Reubicación de las Casetas

RUBRO Unidad Cantidad CostoUnitario Costo

Replanteo y Nivelación M2 56,27 $ 2,14 $ 120,42Excavación M3 12,96 $ 6,50 $ 84,24Hormigón Simple Replantillo M3 0,43 $ 155,00 $ 66,65Hormigón Simple Plinto fć= 210 Kg/cm2 M3 1,73 $ 155,00 $ 268,15Hormigón Simple Riostras fć= 210 Kg/cm2 M3 4,47 $ 160,00 $ 715,20Hormigón Simple Columnas fć= 210 Kg/cm2 M3 1,62 $ 165,00 $ 267,30Hormigón Simple Vigas Superiores M3 2,24 $ 170,00 $ 380,80Hormigón Simple Losa fć= 210 Kg/cm2 M3 3,73 $ 160,00 $ 596,80Hierro Estructural KG 977,78 $ 2,00 $ 1.955,56Paredes o Mampostería de Bloque M2 46,96 $ 12,00 $ 563,52Enlucido de Paredes M2 110,22 $ 5,00 $ 551,10Enlucido de Losa M2 25,57 $ 5,50 $ 140,64Filos ML 36,46 $ 2,50 $ 91,15

112

Punto de Tomacorriente de 220V U 3 $ 22,00 $ 66,00Punto de Tomacorriente de 100V U 3 $ 18,00 $ 54,00Punto de Luz U 2 $ 18,00 $ 36,00Puerta Metálica (0,9x2m) INCLUYE CHAPA U 1 $ 200,00 $ 200,00Protección de Hierro (2 DE 1,2x1,2m) M2 2,88 $ 48,00 $ 138,24Escalera Metálica U 1 $ 60,00 $ 60,00Reinstalación de Equipos y Máquinas Global 1 $ 426,00 $ 426,00Demolición de Estructuras Global 1 $1.320,00 $ 1.320,00Pintura M2 141,54 $ 4,50 $ 636,93

Subtotal Costos Directos $ 8.738,70Costos Indirectos 20% $ 1.747,74

Subtotal Costos Directos + Indirectos $ 10.486,44IVA 12% 1258,3728

TOTAL COSTO REFERENCIAL (AMBAS CASETAS) $ 23.489,63Fuente: Elaboración Propia

Tabla 3.26: Resumen del Total de Costos del Segundo Diseño Propuesto

Total de Costo de Construcción del Muro Sur $ 138.996,03Total de Costo de Construcción del Muro Norte $ 128.468,39Total de Costos de la Reubicación de Casetas $ 25.139,42Total de Costos de las Poleas y Bitas de Amarre $ 23.489,63


3.1.3. Costo de la Implementación del Tercer Diseño Propuesto

Para el tercer diseño propuesto que consiste en el incremento de la altura

de amarre se presenta en las siguientes tablas los rubros considerados y

el valor de las tablas 3.4 y 3.5 para la ampliación de los muros que

también son considerados para este diseño.

113

Tabla 3.27: Total de Costos de la Implementación de las Bitas de Amarre

MATERIALES


Tubo de Acero ɸ=5”; CED 80 6 mts 2 $ 351,79 $ 703,58Tubo de Acero ɸ=4”; CED 80 6 mts 2 $ 225,12 $ 450,24Tubo de Acero ɸ=2”; CED 80 6 mts 1 $ 75,54 $ 75,54Tubo de Acero ɸ=1 1/2”; CED 80 6 mts 2 $ 54,63 $ 109,26Electrodo E6013 kg 12 $ 3,07 $ 36,84Cable 6x19 1 1/2" mts 305 $ 20,72 $ 6.319,60Pintura gal 1 $ 11,26 $ 11,26

Subtotal $ 7.706,32EQUIPO



Subtotal $ 578,10MANO DE OBRA


Soldador hora 40 $ 3,45 $ 138,00Ayudante hora 40 $ 2,25 $ 90,00Operador hora 10 $ 2,50 $ 25,00Pintor hora 8 $ 2,80 $ 22,40

Subtotal $ 275,40TOTAL DE COSTOS DIRECTOS (BT) $ 8.559,82

(GG) Gastos Generales: 5% * CD $ 427,99(U) Utilidades 15% (CD+GG) $ 1.348,17(I) Impuesto a la Renta: 12% *CD $ 1.027,18(F) Fiscalización: 0% (CD+GG+U) $ -

Total de Costos Indirectos (CI) $ 2.803,34

Total de Costos (CD + CI) $ 11.363,16Fuente: Elaboración Propia

114

Tabla 3.28: Resumen del Total de Costos del Tercer Diseño Propuesto

Total de Costo de Construcción del Muro Sur $ 138.996,03Total de Costo de Construcción del Muro Norte $ 128.468,39Total de Costos de las Bitas de Amarre $ 11.363,16


3.2. Evaluación Económica de los Sistemas

La evaluación económica de proyectos tiene por objetivo identificar las ventajas

y desventajas asociadas a la inversión en un proyecto antes de la

implementación del mismo. En el mismo contexto la evaluación económica, es

un método de análisis útil para adoptar decisiones racionales ante diferentes

alternativas.

Es frecuente confundir la evaluación económica con el análisis o evaluación

financiera. En este segundo caso se considera únicamente la vertiente monetaria

de un proyecto con el objetivo de considerar su rentabilidad en términos de

flujos de dinero. Mientras que la evaluación económica integra en su análisis

tanto los costes monetarios como los beneficios expresados en otras unidades

relacionadas con las mejoras en las condiciones de vida de un grupo.

Beneficios Monetarios.- Se refieren casi siempre a la rentabilidad de una

inversión realizada, es decir a los beneficios financieros que se consiguen por

una actividad empresarial o comercial.

115

Existen varios métodos denominados estáticos y dinámicos, los métodos

dinámicos nos permiten conocer cómo se comporta la inversión y son los que

involucran el tiempo y la vida útil a la cual se proyecta el desarrollo del

proyecto.

Los métodos a usar son:

Valor Actual Neto (VAN).-Su cálculo básicamente envuelve en tomar la suma

algebraica de ingresos y gastos para cada año de vida de la inversión. Estos

valores se multiplicarán por el factor del valor actual para asegurar el valor

actual para cada año. La suma de estos valores actuales es llamada Valor Actual

Neto ó Valor Presente Neto.

En el costo de flujo de caja uniforme, donde la diferencia entre ingresos y

egresos es la misma para cada año de la vida de la inversión, el factor del valor

actual serial debe ser usado para descontar el flujo de caja (CASH FLOW) para

cada año y sumarse estos valores para obtener un valor presente. El VAN es

encontrado sustrayendo el valor de la inversión (Asumiendo el pago se lo hace

hoy).

VAN= (PSW - i% -N) (Ingresos - Egresos) - Inversión Ec. 3.1

Alternativamente, si un equipo es considerado para que pueda existir un ahorro

anual, por decir “Ahorro de combustible", esto básicamente equivale a un

116

ingreso ó ganancia. El valor actual será calculado con la ecuación (3.1) pero con

“ahorros” sustituyendo a "ingresos”

Se entiende que una razón de interés tiene que asumirse para calcular el VAN.

Si se genera un VAN mayor a cero esto indica que una razón de interés mayor

que la supuesta está siendo generada. Si incrementamos la razón de interés

tendremos un VAN menor y si continuamos el proceso sucesivamente

tendremos valores del VAN más pequeños.

La razón de interés a la cual el VAN se hace igual a cero es la razón de interés

actual ó razón de retorno de la inversión.

Tasa Interna de Retorno (TIR).- La tasa ó razón interna de retorno (TIR)

mide el poder de ganancia de la inversión y elude la necesidad de seleccionar

una razón de descuento. Por lo general, uno busca una TIR mayor que el costo

de oportunidad de capital. Si tenemos varias alternativas de inversión nos

decidiremos por aquella con mayor TIR.

La TIR puede calcularse con bastante precisión simplemente con una

interpolación lineal (la relación entre la razón y factor de descuento no es lineal,

por lo que existirá un error de interpolación). Sin embargo, si se escoge i1 e i2

en un rango no mayor al 5%, el error es despreciable.10

10[10] MARISCAL C., Formulación y Evaluación de Proyectos, págs. 25-70;

Ecuador, 2005.

117

3.2.1. Cálculo del VAN y TIR del Primer Diseño Propuesto

Previo a la determinación del VAN y el TIR, es necesario determinar

cuáles son las expectativas de ingresos y egresos anuales que se van a

tener anualmente una vez que se haya implementado el diseño

propuesto, que en este caso es el sistema conformado por las poleas y el

incremento de altura de la bita de amarre.

Determinación de Ingresos: En la siguiente tabla se muestra las

expectativas y valores de buques que tendrán la posibilidad de ingresar a

las instalaciones de ASTINAVE EP:

Tabla 3.29: Expectativas de Ingresos de Buques Anualmente

#Buques Período Tipo de Buques Valor Aprox. por

Carenamiento02 ENERO- JUNIO LANCHA

GUARDACOSTA 60000-70000

03 JULIO -AGOSTO REMOLCADORES 35000–40000

04- 05 AGOSTO -SEPTIEMBRE PESQUEROS 60000-86000

03 OCTUBRE -NOVIEMBRE

LANCHAMISILERA 95000

04 DICIEMBRE PESQUEROS 86000Fuente: Información Proporcionada por ASTINAVE EP

Con lo presentado en la tabla 3.14, a continuación se presentan los

beneficios monetarios que la empresa percibiría anualmente:

118

Tabla 3.30: Ingreso Anual por Trabajos de Carenamiento

Mes Carenamiento ($) Buques varados ($) TOTALEnero $ 60.000,00 2 $ 120.000,00Febrero $ 65.000,00 3 $ 195.000,00Marzo $ 70.000,00 2 $ 140.000,00Abril $ 70.000,00 2 $ 140.000,00Mayo $ 68.000,00 2 $ 136.000,00Junio $ 70.000,00 3 $ 210.000,00Julio $ 38.000,00 3 $ 114.000,00Agosto $ 85.000,00 5 $ 425.000,00Septiembre $ 75.000,00 4 $ 300.000,00Octubre $ 90.000,00 3 $ 270.000,00Noviembre $ 95.000,00 4 $ 380.000,00Diciembre $ 85.000,00 4 $ 340.000,00

Ingreso Anual 37 $ 2.770.000,00Fuente: Información Proporcionada por ASTINAVE EP

Determinación de Egresos: Para la determinación de egresos se han

considerado los siguientes aspectos:

Gastos Administrativos: 12% de ingresos

Gastos por Producción 78 % de ingresos

Garantía: 3% de ingresos

Posibilidad de Rompimiento del Cable: 2 veces por año.

Mantenimiento de los Muros (cada dos años).

Además acorde al cronograma de construcción de los muros, en el

varadero no se podrá ingresar embarcaciones durante los meses marzo y

abril, por lo que esto generaría un egreso adicional durante el primer año

(ver ANEXO IV).

119

En la siguiente tabla se muestra los valores de los egresos que la

empresa tiene anualmente:

Tabla 3.31: Egresos Anuales

Gastos de Producción $ 1.914.900,00Gastos Administrativos $ 294.600,00Rollo Cable de Acero 6x19 de 1/2" $ 14.487,50Garantía (3%) $ 73.650,00Limpieza del Canal $ 11.000,00Mantenimiento de Muro $ 10.000,00Total de Egresos (año impar) $ 2.308.637,50Total de Egresos (año par) $ 2.318.637,50


Amortización de la Deuda: Para la ejecución del proyecto se prevé que

la empresa adquiera un préstamo bancario del 60% del costo total de la

obra y que el mismo sea pagado a un plazo de 3 años con una tasa de

interés anual del 17%.

120

Tabla 3.32: Amortización de la Deuda

PRESTAMO % 60 Vo $ 296.842,46

VALOR DE DEUDA $ 178.105,48 % RESIDUAL 30TASA DEL BANCO 17,00% Vr $ 89.053

AÑOS PRESTAMO 3 N 10

CUATO ANUAL $ 80.605,85 AMORTIZACION $ 20.779

SEMESTRE Saldo Inicial Cuotas Interés Capital Saldo Final PW (20,0) FCP

1 $ 178.105,48 $ 80.605,85 $ 30.277,93 $ 50.327,92 $ 127.777,56 0,8333 $ 80.606,6854

2 $ 127.777,56 $ 80.605,85 $ 21.722,18 $ 58.883,67 $ 68.893,89 0,6944 $ 55.976,2862

3 $ 68.893,89 $ 80.605,85 $ 11.711,96 $ 68.893,89 $ 0,00 0,5787 $ 46.646,9051

VAN $ 183.229,8767


121

En la siguiente tabla se obtiene la razón de beneficio-costo.

Tabla 3.33: Razón de Beneficio-CostoAÑO CAPITAL INGRESOS EGRESOS FVA VALOR PRESENTE

20,00% INGRESOS EGRESOS

0 $ 118.736,99 1 118736,99

1 $ 2.770.000,00 $ 2.601.587,50 0,833 2.308.333 2.167.990

2 $ 2.770.000,00 $ 2.611.587,50 0,694 1.923.611 1.813.602

3 $ 2.770.000,00 $ 2.601.587,50 0,579 1.603.009 1.505.548

4 $ 2.770.000,00 $ 2.611.587,50 0,482 1.335.841 1.259.446

5 $ 2.770.000,00 $ 2.601.587,50 0,402 1.113.201 1.045.520

6 $ 2.770.000,00 $ 2.611.587,50 0,335 927.667 874.615

7 $ 2.770.000,00 $ 2.601.587,50 0,279 773.056 726.055

8 $ 2.770.000,00 $ 2.611.587,50 0,233 644.213 607.372

9 $ 2.770.000,00 $ 2.601.587,50 0,194 536.845 504.205

10 $ 89.053 $ 2.770.000,00 $ 2.601.587,50 0,162 447.370 420.171

VAN 11.702.200 11.043.262

RAZON B/C 1,1


Como se observa en la tabla 3.18 la razón de costo beneficio es mayor

que 1, por lo que se puede acotar con un primer criterio que el proyecto

es viable.

A continuación se presenta el cálculo del VAN y el TIR:

122

Tabla 3.34. Cálculo del VAN y el TIR


Rubro / AÑO=> 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Inversión Inicial (118.736,99)$

2.490.000,00 2.770.000,00 2.770.000,00 2.770.000,00 2.770.000,00 2.770.000,00 2.770.000,00 2.770.000,00 2.770.000,00 2.770.000,002.601.587,50 2.611.587,50 2.601.587,50 2.611.587,50 2.601.587,50 2.611.587,50 2.601.587,50 2.611.587,50 2.601.587,50 2.611.587,50$ 30.277,93 $ 21.722,18 $ 11.711,96

$ 20.779 $ 20.779 $ 20.779 $ 20.779 $ 20.779 $ 20.779 $ 20.779 $ 20.779 $ 20.779 $ 20.779(162.644,40) 115.911,34 135.921,57 137.633,53 147.633,53 137.633,53 147.633,53 137.633,53 147.633,53 137.633,53(40.661,10) 28.977,84 33.980,39 34.408,38 36.908,38 34.408,38 36.908,38 34.408,38 36.908,38 34.408,38

(121.983,30) 86.933,51 101.941,17 103.225,15 110.725,15 103.225,15 110.725,15 103.225,15 110.725,15 103.225,15$ 89.053

Flujo Neto (118.736,99)$ (121.983,30) 86.933,51 101.941,17 103.225,15 110.725,15 103.225,15 110.725,15 103.225,15 110.725,15 192.277,88

PW 20%VAN 135.244,43$

TIR 33,83%

Valor ResidualUTILIDAD LUEGO IMPUESTOS

IngresosEgresosIntereses BancariosAmortización

ImpuestoUTILIDAD ANTES IMPUESTO

123

3.2.2. Cálculo del VAN y TIR del Segundo Diseño Propuesto




propuesto, que en este caso es el sistema en el que se cambia la posición

de los molinetes.

Determinación de Ingresos: Debido a que este diseño tiene un

incremento de calado igual al del primer diseño, para esta parte se toma

los mismos ingresos que ya fueron presentados en las tablas 3.14 y 3.15

Determinación de Egresos: Para la determinación de egresos se toman

en cuenta al igual que los ingresos, los mismos que fueron ya

presentados para el primer diseño (tabla 3.16).





124

Tabla 3.35: Amortización de la Deuda y Valor Residual

PRESTAMO % 60 Vo $ 316.093,46




SEMESTRE Saldo Inicial Cuotas Interés Capital Saldo Final PW (20,0) FCP1 $ 189.656,08 $ 85.833,35 $ 32.241,53 $ 53.591,82 $ 136.064,26 0,8333 $ 85.834,18182 $ 136.064,26 $ 85.833,35 $ 23.130,92 $ 62.702,42 $ 73.361,84 0,6944 $ 59.606,49203 $ 73.361,84 $ 85.833,35 $ 12.471,51 $ 73.361,84 $ 0,00 0,5787 $ 49.672,0767

VAN $ 195.112,7504


125

En la siguiente tabla se hace la razón de beneficio-costos.

Tabla 3.36: Razón de Beneficio-CostoAÑO CAPITAL INGRESOS EGRESOS FVA VALOR PRESENTE


0$ 126.437,38 1 126437,38

1$ 2.770.000,00 $ 2.601.587,50 0,833 2.308.333 2.167.990

2$ 2.770.000,00 $ 2.611.587,50 0,694 1.923.611 1.813.602

3$ 2.770.000,00 $ 2.601.587,50 0,579 1.603.009 1.505.548

4$ 2.770.000,00 $ 2.611.587,50 0,482 1.335.841 1.259.446

5$ 2.770.000,00 $ 2.601.587,50 0,402 1.113.201 1.045.520

6$ 2.770.000,00 $ 2.611.587,50 0,335 927.667 874.615

7$ 2.770.000,00 $ 2.601.587,50 0,279 773.056 726.055

8$ 2.770.000,00 $ 2.611.587,50 0,233 644.213 607.372

9$ 2.770.000,00 $ 2.601.587,50 0,194 536.845 504.205

10$ 94.828 $ 2.770.000,00 $ 2.601.587,50 0,162 447.370 420.171

VAN 11.707.976 11.050.962

RAZON B/C 1,1Fuente: Elaboración Propia

Como se observa en la tabla 3.18 la razón de beneficio-costo es mayor


es viable.


126

Tabla 3.37: Cálculo del VAN y TIR del Segundo Diseño Propuesto


Rubro / AÑO=> 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Inversión Inicial (126.437,38)$Ingresos 2.490.000,00 2.770.000,00 2.770.000,00 2.770.000,00 2.770.000,00 2.770.000,00 2.770.000,00 2.770.000,00 2.770.000,00 2.770.000,00Egresos 2.601.587,50 2.611.587,50 2.601.587,50 2.611.587,50 2.601.587,50 2.611.587,50 2.601.587,50 2.611.587,50 2.601.587,50 2.611.587,50Intereses Bancarios $ 32.241,53 $ 23.130,92 $ 12.471,51Amortización $ 22.127 $ 22.127 $ 22.127 $ 22.127 $ 22.127 $ 22.127 $ 22.127 $ 22.127 $ 22.127 $ 22.127

(165.955,58) 113.155,03 133.814,45 136.285,96 146.285,96 136.285,96 146.285,96 136.285,96 146.285,96 136.285,96Impuesto (41.488,89) 28.288,76 33.453,61 34.071,49 36.571,49 34.071,49 36.571,49 34.071,49 36.571,49 34.071,49

(124.466,68) 84.866,28 100.360,83 102.214,47 109.714,47 102.214,47 109.714,47 102.214,47 109.714,47 102.214,47Valor Residual $ 94.828Flujo Neto (126.437,38)$ (124.466,68) 84.866,28 100.360,83 102.214,47 109.714,47 102.214,47 109.714,47 102.214,47 109.714,47 197.042,51

PW 20%

VAN 121.948,90$

TIR 32,01%

UTILIDAD LUEGO IMPUESTOS

UTILIDAD ANTES IMPUESTO

127

3.2.3. Cálculo del VAN y TIR del Tercer Diseño Propuesto




propuesto, que en este caso es el sistema conformado por el incremento

de altura de la bita de amarre.

Determinación de Ingresos: Tomando como referencia la demanda de

buques por períodos que se presentó en la tabla 3.14, a continuación se

presentan para este diseño los ingresos que se prevé tener:

Tabla 3.38: Ingreso Anual por Trabajos de Carenamiento

Enero $ 60.000,00 2 $ 120.000,00

Febrero $ 65.000,00 2 $ 130.000,00

Marzo $ 70.000,00 1 $ 70.000,00

Abril $ 70.000,00 2 $ 140.000,00

Mayo $ 68.000,00 2 $ 136.000,00

Junio $ 70.000,00 2 $ 140.000,00

Julio $ 38.000,00 3 $ 114.000,00

Agosto $ 85.000,00 2 $ 170.000,00

Septiembre $ 75.000,00 2 $ 150.000,00

Octubre $ 90.000,00 2 $ 180.000,00

Noviembre $ 95.000,00 3 $ 285.000,00

Diciembre $ 85.000,00 3 $ 255.000,00

Ingreso Anual 26 $ 1.890.000,00


128

Determinación de Egresos: Para la determinación de egresos se toman

los que ya fueron presentados para los anteriores diseños

Tabla 3.39: Egresos Anuales

Gastos de Producción $ 1.333.800,00Gastos Administrativos $ 205.200,00Rollo Cable de Acero 6x19 de 1/2" $ 14.487,50Garantía (3%) $ 51.300,00Limpieza del Canal $ 11.000,00Mantenimiento de Muro $ 10.000,00Total de Egresos (año impar) $ 1.615.787,50Total de Egresos (año par) $ 1.625.787,50






129

Tabla 3.40: Amortización de la Deuda y Determinación del Valor Residual

PRESTAMO % 60 Vo $ 278.827,58




SEMESTRE Saldo Inicial Cuotas Interés Capital Saldo Final PW (20,0) FCP1 $ 167.296,55 $ 75.714,01 $ 28.440,41 $ 47.273,60 $ 120.022,95 0,8333 $ 75.714,84792 $ 120.022,95 $ 75.714,01 $ 20.403,90 $ 55.310,11 $ 64.712,83 0,6944 $ 52.579,17683 $ 64.712,83 $ 75.714,01 $ 11.001,18 $ 64.712,83 $ 0,00 0,5787 $ 43.815,9806

VAN $ 172.110,0053


130

En la siguiente tabla se hace la razón de beneficio-costos.

Tabla 3.41: Razón de Beneficio-Costo

RAZON BENEFICIO-COSTOAÑO CAPITAL INGRESOS EGRESOS FVA VALOR PRESENTE


0 $ 111.531,03 1 111531,03

1 $ 1.890.000,00 $ 1.783.187,50 0,833 1.575.000 1.485.990

2 $ 1.890.000,00 $ 1.793.187,50 0,694 1.312.500 1.245.269

3 $ 1.890.000,00 $ 1.783.187,50 0,579 1.093.750 1.031.937

4 $ 1.890.000,00 $ 1.793.187,50 0,482 911.458 864.770

5 $ 1.890.000,00 $ 1.783.187,50 0,402 759.549 716.623

6 $ 1.890.000,00 $ 1.793.187,50 0,335 632.957 600.535

7 $ 1.890.000,00 $ 1.783.187,50 0,279 527.464 497.655

8 $ 1.890.000,00 $ 1.793.187,50 0,233 439.554 417.038

9 $ 1.890.000,00 $ 1.783.187,50 0,194 366.295 345.594

10 $ 83.648 $ 1.890.000,00 $ 1.783.187,50 0,162 305.246 287.995

VAN 8.007.421 7.604.936

RAZON B/C 1,05


Como se observa en la tabla 3.18 la razón de costo beneficio es mayor


es viable.


131

Tabla 3.42: Cálculo del VAN y TIR del Tercer Diseño Propuesto


Rubro / AÑO=> 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Inversión Inicial (111.531,03)$Ingresos 1.680.000,00 1.890.000,00 1.890.000,00 1.890.000,00 1.890.000,00 1.890.000,00 1.890.000,00 1.890.000,00 1.890.000,00 1.890.000,00Egresos 1.783.187,50 1.793.187,50 1.783.187,50 1.793.187,50 1.783.187,50 1.793.187,50 1.783.187,50 1.793.187,50 1.783.187,50 1.793.187,50Intereses Bancarios $ 28.440,41 $ 20.403,90 $ 11.001,18Amortización $ 19.518 $ 19.518 $ 19.518 $ 19.518 $ 19.518 $ 19.518 $ 19.518 $ 19.518 $ 19.518 $ 19.518

(151.145,84) 56.890,67 76.293,39 77.294,57 87.294,57 77.294,57 87.294,57 77.294,57 87.294,57 77.294,57Impuesto (37.786,46) 14.222,67 19.073,35 19.323,64 21.823,64 19.323,64 21.823,64 19.323,64 21.823,64 19.323,64

(113.359,38) 42.668,00 57.220,04 57.970,93 65.470,93 57.970,93 65.470,93 57.970,93 65.470,93 57.970,93Valor Residual $ 83.648Flujo Neto (111.531,03)$ (113.359,38) 42.668,00 57.220,04 57.970,93 65.470,93 57.970,93 65.470,93 57.970,93 65.470,93 141.619,20

PW 20%VAN -2.255,96$TIR 19,73%

UTILIDAD ANTES IMPUESTO

UTILIDAD LUEGO IMPUESTOS

132

3.3. Análisis de Resultados de la Evaluación Económica

Acorde a los valores obtenidos del VAN y TIR en el análisis económico de

cada diseño, se procede a indicar lo siguiente:

Para el primer diseño propuesto se obtuvo un valor actual neto (VAN) de

$ 135.244,43 y una tasa interna de retorno (TIR) de 33,83 %.

Para el segundo diseño propuesto se obtuvo un valor actual neto (VAN)

de $ 121.948,90 y una tasa interna de retorno (TIR) de 32,01 %.

Para el tercer diseño propuesto se obtuvo un valor actual neto (VAN) de

$ (2.255,96) y una tasa interna de retorno (TIR) de 19,73 %.

Se tomó como base una tasa de retorno del 20% como la opción más

conservadora de mercado, debido a la expectativa que la empresa esperaría

obtener (información proporcionada por la gerencia de producción de la

empresa). Con este contexto se tiene que los dos primeros diseños propuestos

(sistema de poleas y reubicación de casetas de los molinetes) superan el valor

base y el tercer diseño propuestos (aumento de las alturas de la bita de amarre)

no llega a la tasa base, esto nos ratifica que la evaluación económica da

resultados viables en términos de rentabilidad para los sistemas mencionados.

133

CONCLUSIONES

1) Utilizando el programa SAP2000, se pudo diseñar y verificar el estado de

carga simulando el comportamiento estructural de los elementos principales

que posee cada sistema propuesto, bajo la aplicación de cargas reales de

trabajo a los que están sometidos los sistemas.

2) La ampliación de los muros longitudinalmente de entrada al canal es

imprescindible, en cuanto a la gran cantidad de sedimentos que posee el rio

Guayas, lo que no permitiría lograr el objetivo de bajar la plataforma para el

varamiento de embarcaciones con mayor calado al que posee actualmente.

3) Mediante el análisis técnico realizado a los tres diseños propuestos, se

concluye que la mejor propuesta visto desde una perspectiva de ingeniería de

los tres sistemas planteados, es el de la implementación del sistema formado

por poleas y el aumento de la altura de las bitas de agarre, debido a que la

fricción del cable con las paredes del canal es menor en referencia al de los

otros.

4) La proyección de naves que recibiría la planta centro de ASTINAVE EP, fue

realizada en base a la demanda que actualmente posee la línea de negocio de

mantenimiento y reparación de embarcaciones.

134

5) Tomando en cuenta el análisis técnico y económico se puede concluir que el

diseño más favorable para incrementar la distancia de recorrido de la

plataforma de varamiento, es el primer diseño propuesto, debido a que con

este diseño se puede eliminar el problema de rozamiento del cable con el

concreto, permitiéndole alargar su vida útil, los ángulos de inclinación que

forma el cable de acero a diferentes distancias del canal son menores en

comparación con los otros dos diseños propuestos lo que nos permitirá

desplazar la plataforma una distancia mayor que la actual, en conjunto con el

estudio de factibilidad se obtiene una relación coso beneficio mayor a 1 lo que

nos permite tener una tasa interna de retorno (TIR) de 33,83% el cual es

mayor a los valores de los dos diseños siguientes y a la tasa mínima esperada,

permitiéndole a la empresa tener mayor utilidad, lo cual lo convierte en el

diseño más viable para su implementación.

135

RECOMENDACIONES

1) La empresa Astinave Ep tiene una capacidad para varar aproximadamente 8

embarcaciones, en la actualidad no se aprovecha toda la capacidad del

varadero ya que se tiene un aproximado de 3 embarcaciones máximas por

mes, para lo cual con la implementación del primer diseño se recomienda que

el departamento comercial debe aplicar estrategias para poder tener el

varadero siempre activo, lo cual ayudara que las utilidades incrementen.

2) Recuperar la longitud de la plataforma, ya que al varar embarcaciones de

mayor calado se debe tener una estructura totalmente rígida.

3) Contratar personal especializado para realizar los trabajos solicitados, lo cual

conlleva a la disminución de los trabajos por garantía aumentando las

ganancias.

4) Realizar un cronograma de planificación de los trabajos de embarcaciones que

deben ser cumplido estrictamente.

5) Difundir este trabajo ya que es una base para el proyecto de aumento de

capacidad de recorrido de la plataforma de ASTINAVE EP.

136

ANEXOS

137

ANEXO I–DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD

MÁXIMA DE IZAJE DE LA PLATAFORMA

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL SISTEMA

A.- DESCRIPCION DEL MOTOR

ASTINAVE EP CENTRO para realizar la maniobra de varada consta con un motor

diésel conectado a un Embrague + Inversor y un freno la cual tiene un sistema de

reducción de 3:1, las características principales del motor son:

TABLA I. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL MOTOR

MARCA DEL MOTOR ATLAS IMPERIALMODELO 4HM1558SERIE 50178VELOCIDAD DE ROTACION DELMOTOR

300 RPM

POTENCIA DEL MOTOR 200 HPPRIMERA REDUCCION 1,96 : 1# DIENTES DE PIÑON 1raREDUCCION

15

# DIENTES DE ENGRANE 1raREDUCCION

93

# DIENTES DE PIÑON 2draREDUCCION

15

# DIENTES DE ENGRANE 2DaREDUCCION

81

REDUCCION TOTAL 65,65 : 1ORDEN DE LAS POLEAS 4

138

B.- DETERMINACION DEL TORQUE ORIGINAL DEL MOTOR

Para determinar el torque del motor se usa la siguiente ecuación:

POTENCIA = TORQUE * RPM

Por lo tanto el torque nominal entregado por el motor es:

TORQUE (Q) = 484 KG*m

Con la obtención de este dato se calculó el torque original que se le entrega al carrete

del cable.

TORQUE CARRETE = Q * REDUCCION TOTAL

TORQUE CARRETE = 484 * 65,65

TORQUE CARRETE = 31774,6 KG*m

C.- DETERMINACION DE LA TENSION ORIGINAL DEL MOTOR

Al realizar la maniobra de varamiento, el cable se va enrollando en el carrete, por lo

cual va aumentando su radio (Radio máximo 95 cm y radio mínimo 70 cm) y esto

hace que cambie la tensión disponible, la fórmula para determinar esta tensión es:

TENSION (T) = Q * RADIO

El sistema de varada consta de una pateca de orden 4, de manera que la fuerza que se

ejerce se incrementa en 8 veces.

139

FIGURA i. REPRESENTACIÓN DEL SISTEMA DE POLEAS

Por lo tanto las tensiones obtenidas son:

TABLA II. TENSIONES PRESENTES EN EL CABLE

Tensión máxima original sobre la plataforma 363 tons

Tensión mínima original sobre la plataforma 268 tons

D.- DETERMINACION DE LA VELOCIDAD ORIGINAL DEL MOTOR

Como se explicó en el ítem C el carrete va variando su radio como va avanzando la

maniobra de varamiento, y esto también hace que cambie su velocidad lineal, la

fórmula para determinar esta velocidad es:

VELOCIDAD (V) = RPM * RADIO

El sistema de varada consta de una pateca de orden 4, de manera que la velocidad se

reduce en 8 veces.

Por lo tanto las velocidades obtenidas son:

140

TABLA III. VELOCIDADES REALES DEL MOTOR

Velocidad lineal del cable máxima 3,4 m/min

Velocidad lineal del cable mínima 2,5 m/min

DETERMINACION DE LA TENSION DISPONIBLE DE IZAJE

A.- DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE LA PLATAFORMA

Para determinar la velocidad de la plataforma se tomó la cinemática del sistema como

un movimiento rectilíneo uniforme (M.R.U.), donde el tiempo de operación fue

obtenido midiendo el tiempo en 5 maniobras diferentesrealizadas durante los meses

de mayo junio y julio del año en curso. Los datos registrados fueron:

TABLA IV. VELOCIDAD DE IZAJE DE LA PLATAFORMA

Distancia Tiempo Vel.

m min m/min

62 40 1,55

62 30 2,07

Como se explicó anteriormente la velocidad lineal del motor depende de las rpm

que entrega, en la siguiente tabla se muestra las velocidades máximas y mínimas

para diferentes situaciones.

141

TABLA V. VELOCIDADES DEL MOTOR

Vel. Mín. Vel. Máx.

RPM m/min m/min

100 0,84 1,14

120 1,00 1,36

140 1,17 1,59

160 1,34 1,82

180 1,51 2,05

200 1,67 2,27

220 1,84 2,50

240 2,01 2,73

260 2,18 2,95

280 2,34 3,18

300 2,51 3,41

Para el cálculo de la máxima y mínima se usó la expresión para los diferentes radios

del carrete.

FIGURA ii. VELOCIDAD LINEAL DE LA PLATAFORMA

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

0 2 4 6 8 10 12

met

ros/

min

uto

Medición

VELOCIDAD

Vel. Mín

Vel. Máx

142

Como se nota en la FIGURA ii, la velocidad lineal medida de la plataforma, está

dentro del rango de valores máximo y mínimo, de acuerdo a los datos obtenidos del

sistema, de manera que dichos parámetros pueden considerarse como confiables.

B.- DETERMINACION DE LA TENSION DISPONIBLE

Para determinar la capacidad actual de izado de la plataforma durante el varamiento

de una embarcación se usa la siguiente expresión:

POTENCIA ACTUAL = ƞ * POTENCIA ORIGINAL

Donde:

Ƞ: Es la eficiencia del sistema

TABLA VI. POTENCIA DISPONIBLE EN EL SISTEMA

Ƞ P Q T. max T. min.

% HP Kg*m Tons tons

40 80 193,7 145,36 107,11

50 100 242,2 181,7 133,89

60 120 290,6 218,1 160,67

70 140 339,1 254,4 187,44

80 160 387,5 290,7 214,22

90 180 453,9 327,1 241

En la tabla anterior se determinó diferentes valores de potencia.Este valor de

eficiencia es tomado debido al tiempo de operación de la maquina desgaste de sus

elementos y entre otros factores.El torque disponible es:

143

TABLA VII. TORQUE DISPONIBLE CON 70% DE EFICIENCIA

Potencia 140 hp

Rpm 300

Torque 339,1 kg*m

Finalmente con este valor de torque del motor de 339,1 Kg * m y la razón de

reducción de 65.65:1 el torque entregado al carrete es de 22262 kg * m e igual como

se mostró antes,las tensiones alcanzadas con una polea de 4 orden son de 254,4 Ton

como máximo y 187,44 Ton mínimo.

REPRESENTACION DEL SISTEMA DE IZAJE

A.-COEFICIENTE DE ROZAMIENTO

El coeficiente de rozamiento o coeficiente de fricción expresa la oposición al

deslizamiento que ofrecen las superficies de dos cuerpos en contacto. Es un

coeficienteadimensional.

Existen dos tipos de rozamiento o fricción, la fricción estática (FE) y la fricción

dinámica (FD). El primero es la resistencia que se debe superar para poner en

movimiento un cuerpo con respecto a otro que se encuentra en contacto. El segundo,

es la resistencia, de magnitud considerada constante, que se opone al movimiento

pero una vez que éste ya comenzó. En resumen, lo que diferencia a un roce con el

otro, es que el estático actúa cuando los cuerpos están en reposo relativo en tanto que

el dinámico lo hace cuando ya están en movimiento.

144

Las ruedas de la plataforma están posicionadas sobre los rieles guías, por lo tanto los

coeficientes de rozamiento por rodadura para acero sobre acero son:

TABLA VIII. COEFICIENTES DE ROZAMIENTO

µ ESTATICO µ DINAMICO

1 0,18 0,067

2 0,19 0,012

3 0,16 0,008

4 0,18 0,009

5 0,15 -------

6 0,1 ------

7 0,15 ------

Con estos datos se tomó un valor promedio de coeficiente de 0,16 para el estático y

0,024 para el dinámico.

B.- CALCULO DE TENSION REQUERIDA

Un diagrama de cuerpo libre es una representación gráfica para analizar las fuerzas

que actúan sobre un cuerpo libre. Este diagrama es una herramienta para descubrir

las fuerzas desconocidas que aparecen en las ecuaciones del movimiento del cuerpo.

El diagrama facilita la identificación de las fuerzas y momentos que deben tenerse en

cuenta para la resolución del problema.La representación gráfica del sistema es la que

se presenta en la FIGURA iii:

145

FIGURA iii. REPRESENTACIÓN DEL SISTEMA DE IZAJE

Para realizar el diagrama de cuerpo libre se consideró que la plataforma y el bloque

forman un solo bloque por lo tanto consta de las siguientes fuerzas:

FIGURA iv. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE

Donde

T: Tensión

N: Fuerza Normal

Fr: Fuerza de rozamiento (µ*N)

P: Peso del bloque

146

Resolviendo por sumatorias de fuerzas en el eje “x” y en el eje “y”, se obtuvola

fuerza necesaria para izar las siguientes condiciones de carga:

TABLA IX. DETERMINACIÓN DE FUERZAS EN DISTINTASCONDICIONES DE CARGA.

Peso (TON) FuerzaEstática (TON) Fuerza Dinámica (TON)

400 98,6 44,4

500 123,3 55,5

600 147,9 66,6

700 172,6 77,7

800 197,2 88,9

900 221,9 100,0

1000 246,5 111,1

1100 271,2 122,2

1200 295,9 133,3

Graficando los valores de la tabla anterior se tienen:

FIGURA v. FUERZAS NECESARIAS PARA EL IZAJE

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

350,0

200 400 600 800 1000 1200 1400

FUER

ZA (T

ON

)

PESO TOTAL (TON)

FUERZA ESTATICA

FUERZA DINAMICO

147

C.- CAPACIDAD MAXIMA DE IZAJE

Para determinar la capacidad máxima de izado de sistema hay que tomar en cuenta

los siguientes pesos que la plataforma en conjunto con los carros de transferencia

tiene un peso equivalente de 287 Ton, por lo tanto a los pesos determinados en la

TABLA VIII, se sustrajo dicha carga para obtener el desplazamiento máximo de las

embarcaciones que pueden entrar a varar. En la TABLA IX se presenta el máximo

desplazamiento que deben tener las embarcaciones y las tensiones que se ejercen con

esa condición:

TABLA X. CARGA MÁXIMA QUE PUEDE IZAR LA PLATAFORMA.

Buque T MAX T MIN

tons tons tons

713 246,5 111,1

148

ANEXO II – TIPOS DE EMBARCACIONES QUE SE

PUEDEN VARAR EN LA PLANTA CENTRO CON LA

APLICACIÓN DEL NUEVO SISTEMA

El tipo de embarcaciones que se pueden varar en la planta centro de

Astinave Ep son:

Remolcadores

Lanchas guardacostas

Yates

Catamaranes

Pesqueros

Corbetas.

Tanqueros.

Gabarras.

Barcaza.

TABLA XI. CARGA MÁXIMA QUE PUEDE IZAR LA PLATAFORMA

NOMBRE DEL BUQUE TIPO DE UNIDAD L (m) B (m) T (m) DESPLAZAMIENTO (TON)

ALTAR 8 BUQUE PESQUERO 53,51 8,7 3,4 577

ISLA ESPAÑOLA L. GUARDACOSTA 45 10 2,5 325

EL ORO CORBETA 62,3 9,3 2,5 696

SIRIUS REMOLCADOR 24,15 7 3,15 211,26

GALAXY YATE 56,4 8,6 3,2 654,34

QUISQUIS TANQUERO 40,1 11,5 3 413

AMAZONIA CATAMARAN 22 11 1,8 200

149

Con el incremento del calado se podrán varar embarcaciones con un

calado de 4 metros, cuyas dimensiones son:

TABLA XII. CARGA MÁXIMA QUE PUEDE IZAR LA

PLATAFORMA

NOMBRE DEL BUQUE TIPO DE UNIDAD L (m) B (m) T (m) DESPLAZAMIENTO (TON)

IGNACIO MAR I BUQUE PESQUERO 49,5 7,92 4 396

SIRIUS REMOLCADOR 34,6 8,6 3,8 293

SAN CRISTOBAL CARGA GENERAL 67 10,44 3,91 712,55

Como se muestra en la tabla anterior se pueden observar las

dimensiones de las nuevas unidades que se pueden varar.

Pero en general se puede varar embarcaciones con las siguientes

dimensiones como máximo.

TABLA XIII. CARGA MÁXIMA QUE PUEDE IZAR LA

PLATAFORMA

TIPO DE UNIDAD L (m) B (m) T (m) DESPLAZAMIENTO (TON)

BUQUE 70 11,5 4 710

150

ANEXO III – ESTUDIO ECONOMICO SIN PROYECTO

El análisis de rentabilidad de la empresa en su actualidad, se realizó en base a

estadísticas en el año 2010 y 2011

TABLA I. NÚMERO DE BARCOS ANUALES

Período Número de Buques2010 152011 24

PROMEDIO 19Fuente: Información Proporcionada por ASTINAVE EP

Con lo presentado en la tabla I se determinó la rentabilidad de la empresa la cual se

muestra a continuación:

TABLA II. INGRESOS ANUALES

Ingreso Anual

Mes Precio por Carenamiento ($)Buquesvarados ($) TOTAL

Enero $ 65.000,00 2 $ 130.000,00

Febrero $ 70.000,00 2 $ 140.000,00

Marzo $ 72.000,00 1 $ 72.000,00

Abril $ 60.000,00 2 $ 120.000,00

Mayo $ 61.000,00 1 $ 61.000,00

Junio $ 60.000,00 2 $ 120.000,00

Julio $ 35.000,00 2 $ 70.000,00

Agosto $ 40.000,00 1 $ 40.000,00

Septiembre $ 80.000,00 2 $ 160.000,00

Octubre $ 90.000,00 1 $ 90.000,00

Noviembre $ 90.000,00 1 $ 90.000,00

Diciembre $ 81.000,00 2 $ 162.000,00

Ingreso Anual 19 $ 1.255.000,00

151

Determinación de Egresos: Para la determinación de egresos se han

considerado los siguientes aspectos:

Gastos Administrativos: 12% de ingresos

Gastos por Producción 78 % de ingresos

Garantía: 3% de ingresos

Posibilidad de Rompimiento del Cable: 2 veces por año.

Mantenimiento de los Muros (cada dos años).

En la siguiente tabla se muestra los valores de los egresos que la

empresa tiene anualmente:

TABLA III. EGRESOS ANUALES

Gastos de Producción $ 978.900,00Gastos Administrativos $ 150.600,00Rollo Cable de Acero 6x19 de 1/2" $ 21.731,25Garantía (3%) $ 37.650,00Limpieza del Canal $ 11.000,00Mantenimiento de Muro $ 10.000,00Total de Egresos (año impar) $ 1.199.881,25Total de Egresos (año par) $ 1.209.881,25

En la tabla siguiente se muestra los ingresos netos de la Empresa

TABLA IV. EGRESOS ANUALES

INGRESO NETO AÑO IMPAR $ 55.118,75

INGRESO NETO AÑO PAR $ 45.118,75

152

ANEXO IV– CRONOGRAMA VALORADO DE TRABAJO PARA

IMPLEMENTACIÓN DE MUROS DEL CANAL

%100 MES 1 MES 2 MES 3 MES 4 MES 5 MES 6 MES 7 MES 8

OBRA CIVIL139,65 - - - - - - -

90 100,00- 10.192,00 10.192,00 - - - - -

80 50,00 50,001.368,84 1.368,84 1.410,32 - - - - -

70 33,00 33,00 34,001.055,20 2.110,40 2.110,40 - - - - -

70 20,00 40,00 40,00- 27.076,00 - - - - - -

60 100,00- - 4.613,00 9.226,00 4.613,00 - - -

50 25,00 50,00 25,00- - 4.892,16 - - - -

40 100,00- - - 12.819,87 12.819,87 - - -

30 50,00 50,00- - - - 19.150,43 6.383,48 - -

20 75,00 25,00- - - - - 12.526,85 - -

10 100,00- - - - - 8.455,63 16.911,25 8.455,63

0,0 25,00 50,00 25,00- - - - - 3.778,87 7.557,74 3.778,87

0,0 25,00 50,00 25,00- - - - - - 1.500,00 4.500,00

0,0 25,00 75,00SUMAN 199.006,27 199.006,27

INVERSION PARCIAL 2.563,69 40.747,24 18.325,72 26.938,03 36.583,30 31.144,82 25.968,99 16.734,49 199.006,27INVERSION ACUMULADA 2.563,69 43.310,93 61.636,65 88.574,68 125.157,98 156.302,79 182.271,78 199.006,27PORCENTAJE PARCIAL AL 100 % 1,29 20,48 9,21 13,54 18,38 15,65 13,05 8,41 100,00PORCENTAJE ACUMULADO 1,29 21,76 30,97 44,51 62,89 78,54 91,59 100,00

RUBROS TIEMPO EN MESES TOTAL

139,65

EXCAVACION 20.384,00

REPLANTEO Y NIVELACION

4.148,00

SUMINISTRO PILOTES DE HORMIGON ARMADO(0,5x0,5x7m de altura) 27.076,00

TABLAESTACADO(PREVIO A ENCOFRADOS)

DESALOJO DE AGUA mediante bombeo

18.452,00

ENCOFRADOS RECTOS 4.892,16

HINCADA DE PILOTES

25.639,74

HORMIGON SIMPLE REPLANTILLO 25.533,90

MEJORAMIENTO DE SUELO CON MATERIAL CLASIFICADO

12.526,85

33.822,50

HORMIGÓN SIMPLE ZAPTA CORRIDA f´c= 210 Kg/cm2

HORMIGÓN SIMPLE PARAMENTO DE MURO f´c= 210 Kg/cm2 33.822,50

5.276,00

15.115,47

DESALOJO DE MATERIAL SOBRANTE 6.000,00

15.115,47

6.000,00

HIERRO ESTRUCTURAL

12.526,85

25.533,90

TOTAL

139,65

20.384,00

4.148,00

5.276,00

27.076,00

18.452,00

4.892,16

25.639,74

153

ANEXO V– PLANO BATÍMETRICO PROPORCIONADO POR ASTINAVE EP

154

ANEXO VI– PLANO DE LA PLATAFORMA DE VARAMIENTO PROPORCIONADO

POR ASTINAVE EP

156

ANEXO VII– TABLAS DE RESULTADOS OBTENIDOS EN SAP2000

TABLE: Element Joint Forces - Frames (BITAS DE AMARRE)Frame Joint OutputCase CaseType F1 F2 F3 M1 M2 M3Text Text Text Text Tonf Tonf Tonf Tonf-m Tonf-m Tonf-m

1 14 DEAD LinStatic -0,1046 -0,1025 2,0026 1,90197 1,72845 0,138331273 623 DEAD LinStatic 0,000002877 -0,0115 0,0344 1,77064 1,487E-08 0,060141273 734 DEAD LinStatic 0,0121 -0,0024 -0,1685 1,67419 -0,08162 0,050891 825 DEAD LinStatic -0,1091 -0,1031 1,7495 1,26671 1,07277 0,071461274 724 DEAD LinStatic 0,0757 0,077 0,6957 1,25766 -0,4397 0,0901617 721 DEAD LinStatic 0,1047 -0,1026 -1,9232 1,24356 -1,13291 0,07215356 700 DEAD LinStatic -0,0756 0,0769 -0,398 0,69878 -0,29023 0,0647417 424 DEAD LinStatic 0,1091 -0,1031 -1,6625 0,63687 -0,50234 -0,00331254 494 DEAD LinStatic -3,657E-07 -0,0984 0,701 0,63628 -1,387E-08 -0,006151273 615 DEAD LinStatic -0,0121 -0,0024 0,6221 0,63285 0,08162 0,019121274 736 DEAD LinStatic 0,0839 0,0793 0,14 0,59456 0,43909 0,020751273 730 DEAD LinStatic -0,0252 -0,0072 0,9998 0,57636 -0,00202 0,0153356 329 DEAD LinStatic -0,0839 0,0791 -0,0877 0,57536 -0,46443 0,017251274 737 DEAD LinStatic 0,0505 0,0977 0,2319 0,53933 0,09097 0,063911273 732 DEAD LinStatic 0,0074 0,0064 -0,726 0,50209 0,02365 0,0093356 699 DEAD LinStatic -0,0503 0,0976 -0,0666 0,4593 -0,19984 0,019716 9 TENSION LinStatic -1,5085 -0,2377 -15,0855 0,37085 -1,32152 -0,000646 9 CM LinStatic -1,5067 -0,2386 -15,0952 0,36904 -1,32472 -0,0007

157

TABLE: ElementForces - Frames (BRAZOS DE LA POLEA)Frame Station OutputCase CaseType P V2 V3 T M2 M3

Text mm Text Text Kgf Kgf Kgf Kgf-mm Kgf-mm Kgf-mm2 52,29 Carga Fp LinStatic -1341,69 0 281,64 0 38554,59 03 0 Carga Fp LinStatic -1370,22 0 44,38 0 38554,59 0

28 52,29 Carga Fp LinStatic -1370,76 0 21,67 0 36125,2 029 0 Carga Fp LinStatic -1353,69 0 -216,69 0 36125,2 0

2 52,29 COMBO 1 Combination -1073,35 5,773E-14 225,31 -14,95 30843,67 -170,853 0 COMBO 1 Combination -1096,17 0 35,5 14,95 30843,67 -170,85

28 52,29 COMBO 1 Combination -1096,61 1,709E-13 17,34 -14,95 28900,16 -170,8529 0 COMBO 1 Combination -1082,96 0 -173,35 14,95 28900,16 -170,85

1 52,29 Carga Fp LinStatic -1446,22 0 -475,4 0 27110,98 02 0 Carga Fp LinStatic -1341,69 0 -719,31 0 27110,98 01 52,29 COMBO 1 Combination -1156,97 -0,5 -380,32 -46,66 21688,78 -178,542 0 COMBO 1 Combination -1073,35 -0,5 -575,45 -14,95 21688,78 -183,936 52,29 Carga Fp LinStatic -1427,99 0 105,51 0 21622,71 07 0 Carga Fp LinStatic -1424,61 0 -144,06 0 21622,71 0

29 52,29 Carga Fp LinStatic -1353,69 0 784,26 0 21285 030 0 Carga Fp LinStatic -1469,31 0 537,28 0 21285 035 0 Carga Fp LinStatic -1351,07 0 379,66 0 20557,41 034 52,29 Carga Fp LinStatic -1389,78 0 -545,59 0 19540,36 050 52,29 Carga Fp LinStatic -1363,71 0 -375,64 0 19290,67 046 52,29 Carga Fp LinStatic -1350,96 0 -368,58 0 18263,5 039 0 Carga Fp LinStatic -1349,43 0 364,37 0 17714,14 051 0 Carga Fp LinStatic -1411,87 0 539,4 0 17605,02 0

158

ANEXO VIII – DISEÑO DE LA POLEA EN SAP2000

Para modelar la polea en el programa SAP2000, es necesario seguir los siguientes

pasos:

1) Lo primero que se hace cuando se diseña en SAP2000 es elegir las unidades con

las que el diseñador se siente más cómodo trabajar, para este caso se ha creído

conveniente trabajar en Kgf, cm, ºC, esta opción se encuentra en la parte inferior

derecha de la pantalla del programa

2) Una vez elegidas las unidades de trabajo, se procede a abrir un nuevo

archivo:Barra de Menús >>File>>New File o a través de la combinación de

teclasCtrl+N.

3) Seguido de la creación del nuevo archivo lo siguiente es elegir las características

del nuevo modelo, para este trabajo se consideró un tipo de grilla en coordenadas

159

cilíndricas, debido a la forma circular de la polea. Aparece la siguiente ventana

donde se introducen las medidas de la polea que se está diseñando.

Para este caso se determinó que el número de bazos sea de 9 y cada brazo con

divisiones para modelar los mismos como si se tratasen de secciones

variables.

4) Se definen las características del material con el que se diseña:Barra de Menús>>

Define>>Materials>>Add New Material…Aparece la siguiente ventana donde se

introducen los datos del material.

160

5) El siguiente paso es definir las secciones de los elementos que conforman la

polea, para este caso son los tubos y las secciones rectangulares que conforman la

llanta y el cubo: Barra de Menús>> Define

>>SectionProperties>>FrameSection...

161

6) Aparece la ventana FrameProperties, donde se presiona el botón “Add New

Property”, que a su vez proporciona la ventana AddFrameSectionProperty que es

donde se elige la forma del elemento.

7) Una vez elegida la forma del elemento, se definen en el caso de los tubos el

material, el diámetro y el espesor y en el caso de la pista de rodadura una sección

rectangular donde se especifica el material, el ancho y el espesor.

162

8) Una vez creadas las secciones se las dibuja sobre la grilla creada en las

posiciones correspondientes (espaciado ya definido), para esto en la parte

izquierda de la pantalla del programa se encuentra ubicada barra de menús

rápidos donde se presiona el botón con el ícono “DrawFrame/Cable”

9) Se elige de la ventana Properties of Object, la sección que se quiere asignar.

10) Luego de asignar todas las secciones y elementos correspondientes se tiene el

siguiente gráfico:

163

11) El siguiente paso es definir los apoyos de los elementos, para esto se seleccionan

los puntos donde se unen los tubos y el cubo del eje:Barra de

Menús>>Assign>>Joint>>Restrains…En la ventana que aparece se elige la de

empotramiento.

164

12) Con los apoyos definidos y la polea diseñada, se define el caso de carga en la

barra de menús la opción Define >> Load Patterns…

13) Para la asignación de carga se debe seleccionar los elementos de la llanta hasta

que completen el ángulo de contacto del cable, luego asignar esta carga en el

sistema de coordenadas local eje 3: Barra de Menús

>>Assign>>FrameLoads>>Distributed…

14) Con la carga asignada se ejecuta el análisis de la estructura: Barra de Menús

>>Analyze>>RunAnalyse.. o presionando el comando F5. Aparece la siguiente

165

ventana donde se elige los casos que intervienen y los que no, en este caso no se

considera la carga Modal.

15) Finalmente se ejecuta la evaluación del diseño, para obtener si el mismo cumple

con los parámetros de las normas AISC-LRFD99 o cualquier otra que elija el

diseñador: Barra de Menús >>Design>> Steel FrameDesign>>StartDesign/Check

of Structure.

166

BIBLIOGRAFÍA

[1] PHD CAPRACE J., “Notas de Clase del Curso Producción de Buques”,

Launching Systems. FIMCBOR, ESPOL, 2012.

[2] BEER P., JOHNSTON E., EISENBERG E., “Mecánica Vectorial Para


[3] HIBBELER R. C., “Mecánica Vectorial Para Ingenieros Dinámica, 10ma

Edición”. Pretice-Hall, México, 2009.

[4] ASTM, Annual Book of ASTM Standars, Section 01”Iron and Steel Products”,

2010.

[5] ARMIJOS M., RAMÍREZ R., Diseño de Teleférico de 2000 Metros de

Longitud Ubicado en la Colonia los LLanganates de la Parroquía Río Negro, Cantón

Baños, Provincia de Tungurahua; Tesis de Grado; EPN; Quito; 2000

[6] SHIGLEY J., Manual de Diseño Mecánico 4ta Edición; McGraw-Hill; México;

2003.

[7] HERNÁNDEZ E., Manual de Aplicación de Programa SAP2000 v14; CSI

Caribe, 2008.

[8] BRESLER L., Diseño de Estructuras de Acero 2da Edición; Editorial Limusa;

México; 1995.

[9] INTERNATIONAL MARITIME ORGANIZATION, 2002 ‘Standards for ship

Maneuverability’ (resolution MSC.137 (76)). 13 1 December, 2002.

[10] MARISCAL C., Formulación y Evaluación de Proyectos, págs. 25-70; Ecuador,

2005.

167

[11] http://www.incamet.com.ar/manual/menú.htm

[10] http://trefilcable.com/?gclid=CneHtr3V4JECFRGogodp1y_gA

[12] http://ing.unne.edu.ar/dep/eol/fundamento/tema/T11d.pdf

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL · del diámetro adecuado del cable de acero; mediante el...

Documents

Transcript of ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL · del diámetro adecuado del cable de acero; mediante el...